基于机器学习方法的快速射电暴分类研究

快速射电暴(FRB)是继伽马射线暴之后出现的持续时间更短的高能爆发现象,其分类、物理起源和辐射机制等基本问题目前尚不清楚。最新观测发现FRB大部分是一次性爆发事件,仅有极少量的重复FRB,人们就此把FRB简单分为重复暴和非重复暴。FRB清楚的分类对揭示它的物理起源至关重要。在本文中,我们首先使用流形学习降维算法t-分布随机近邻嵌入(t-SNE)对CHIME望远镜观测到的536个FRB进行了分类。结果发现FRB可以明显地分为两类,已经证认的重复暴属于其中一类,由此我们给出了152个重复暴候选体。其次,我们分析了两类暴的统计特性,发现重复暴候选体和已经证认的重复暴之间的统计特征高度相似,而重复暴候选体和非重复暴的多个物理量有着明显的不同,重复暴的各向同性峰值光度(L_iso)、各向同性能量(E_iso)和亮温度(T_B)的平均值都小于非重复暴,暗示着两类暴可能有不同的起源。另外我们还发现两类FRB的L_iso、E_iso和T_B之间都存在较强的相关性,且没有显著差异,表明...     

γ射线暴的最新研究进展:火球模型、余辉及前身星

γ射线暴 (称简γ暴 )的研究在最近几年里有了巨大的突破。观测上 ,人们发现了γ暴的低能余辉以及与γ射线爆发同时的光学爆发 ,还发现了它位于宇宙学距离的寄主星系。越来越多的观测证据还表明长时标γ暴与恒星形成区、甚至可能与超新星成协。在γ暴的相对论火球模型框架下 ,人们对γ暴以及余辉的产生机制的认识也有了进展。进而人们对γ暴的前身星以及环境效应等有了新的认识。本文旨在对这些进展和认识给一个扼要的评述     

γ射线暴的最新研究进展:火球模型、余辉及前身星

γ射线暴（称简γ暴）的研究在最近几年里有了巨大的突破。观测上，人们发现了γ暴的低能余辉以及与γ射线发同时的光学爆发，还发现了它位于宇学距离的寄主星系。越来越多的观测证据还表明长时标γ暴与恒星形成区、甚至可能与超新星成协。在γ暴的相对论火球模型框架下，人们对γ暴以及余辉的产生机制的认识也有了进展。进而人们对γ暴的前身星以及环境效应等有了新的认识。本文旨在对这些进展和认识给一个扼要的评述。     

用羊八井ASγ实验数据寻找TeV能区的γ射线暴

γ射线暴的TeV能区辐射对研究其起源、辐射机制等是非常重要的.利用西藏羊八井ASγ实验三期阵列的重建数据,通过在给定的小天区和时间间隔内寻找较高显著性事例团的方法对TeV能区的γ射线暴进行了寻找,在计算过程中采用“等天顶角法”来估计背景.工作中采用了两种途径来寻找γ射线暴,一种是与卫星γ射线暴的符合寻找,另一种是全天区独立寻找.结果发现少量事例团对背景有明显超出,考虑试验次数后,其超出还不足以认定为γ射线暴.通过Monte Carlo模拟,给出了在95%置信水平下,到达大气顶部流强上限的估计值为3.32×10^-9—1.24×10^-7 cm^-2s^-1. 关键词： γ射线暴 TeV能区 ASγ实验 宇宙射线     

γ暴研究的重大突破：首次观测到γ暴的光学和X射线余辉

意大利和荷兰联合发射的卫星ＢｅｐｐｏＳＡＸ在１９９７年２月２８日探测到γ暴ＧＲＢ９７０２２８的Ｘ射线余辉，随后的地面和哈勃空间望远镜的观测证实在该位置上有一光学瞬变源。哈勃空间望远镜在此光学变源方位观测到一暗的河外天体。     

宇宙γ射线暴

 γ射线暴(以下简称γ暴)是来自宇宙空间的一种短时标的高能γ射线爆发现象。它的发现颇有戏剧性:60年代中期,为了监督关于禁止在大气层中进行核试验的条约的执行情况,美国发射了一些卫星,以监测核爆炸中的γ射线事件。1967年开始,Ｖｅｌａ卫星真的不时记录到一些γ射线爆发现象,使美国政府十分紧张。军方花了几年的时间终于搞清楚它们均来自于宇宙空间,证实只是一场虚惊。由于军事保密的原因,该现象直到1973年才由美国洛斯阿拉莫斯实验室的Ｋｌｅｂｅｓａｄｅｌ、Ｓｔｒｏｎｇ和Ｏｌｓｏｎ在ＡｐＪ(美国《天体物理杂志》)的一篇快报中以“对源自宇宙空间的γ射线爆发的观测”为题发表出来。     

ARGO实验探测γ暴的灵敏度研究

西藏羊八井ARGO实验是对广延大气簇射事例进行观测研究的"全覆盖式"地面宇宙线观测实验, 其主要目的之一就是探测E>10GeV的γ暴. 通过Monte Carlo模拟, 估算了ARGO实验探测10GeV γ暴所具有的灵敏度.     

来自γ暴的甚高能γ射线

以膨胀火球模型解释来自γ暴的甚高能γ射线,其中考虑了高能γ射线产生效率,相对论效应以及宇宙背景辐射等因素,计算表明,大于10GeV的γ射线的喷射可能在火球膨胀开始后约10^－5s发生,其到达地面时的通量可达10^－4—10^－6cm^－2.     

寻找10TeV能区的γ射线暴

利用西藏羊八井大气簇射实验数据,开展了对10TeV能区γ暴的全天区搜寻. 分析了4亿个簇射事例,找出在给定的时间间隔和给定的小天区内出现的簇射事例团. 采用等天顶角方法来估计背景. 有少量事例团显示了对背景的超出,但它们的显著性还不够高,尚不足以认定为γ暴. 讨论了羊八井二期阵列实验对寻找10TeVγ暴所具有的高灵敏度.     

寻找BATSEγ暴的TeV能区伴随γ暴

利用西藏ASγ实验三期阵列的重建数据，对25个BATSEγ暴的TeV能区伴随γ暴进行了符合寻找。在BATSEγ暴方向的90％误差范围内，找出在给定的小天区和时间间隔内出现的显著性较高的TeV事例团，并采用“等天顶角方法”来估计背景。发现少量事例团对背景有明显超出，考虑试验次数后，其超出还不足以认定为γ暴。通过Monte Carlo模拟给出了95％置信水平下流强上限的估计值为7．1×10^-9photons／（cm^2·s）。Searching for TeV burst-like events coincident with the BATSE GRBs data was made by using the ASγ （Tibet-Ⅲ） data. In the period we analysed, there were 25 BATSE GRBs in the field view of Tibet. A search region was defined by the BATSE 90% confidence level positioning error. A GRB candidate was chosen as a shower cluster appearing in a given small sky window and a given time interval. An equi-zenith-angle method was used to estimate the background. No significant TeV GRBs were detected. The flux upper limit at the 95% confidence level was estimated to be about 7.1×10^-9 γ（cm^2·s） by Monte Carlo simulation.     

伽玛射线暴与爱因斯坦相对论

伽玛射线暴(简称伽玛暴)是当今天体物理领域最热门的研究领域之一。继过去几年内长时标伽玛暴(持续时标长于2秒)研究取得的不断突破,2005年以来短时标伽玛暴(短于2秒)之谜也开始被解开,短暴的双中子星并合模型第一次得到观测支持。最近还发现一个红移高达6.3的伽玛暴,这标志着伽玛暴开始成为研究高红移宇宙学的探针。本文旨在对伽玛暴研究的历史和现状作一个回顾和评述,并就爱因斯坦所创立的相对论和宇宙学具体在伽玛暴研究中的应用作一些讨论。     

快速射电暴及其与伽马射线暴相关

目前人们共发现快速射电暴65个,其中重复的快速射电暴有2个。快速射电暴的物理起源以及其中心引擎模型尚不清楚,伽马射线暴同快速射电暴一样都是宇宙中极端的能量爆发现象。研究伽马射线暴与快速射电暴的关系可以更好的理解快速射电暴的起源。本文从观测出发,对目前发现的65个快速射电暴以及6191个伽马射线暴进行统计分析,发现在各自的误差半径内有1062个伽马射线暴与65个快速射电暴在空间方位上重合,以当前样本进行的随机模拟实验结果显示平均有922±41(1σ)个伽马射线暴与快速射电暴重合。结果间接支持GRBs可能与FRBs成协。     

脉冲γ射线对光纤的辐射效应

介绍了光纤的损耗机制和γ射线对光纤的辐射效应,设计了针对脉冲γ射线作用于光纤而产生辐射感生损耗的实验测量系统。利用平均光子能量为0.3 MeV、脉冲宽度25 ns、剂量率2.03×107Gy.s-1,和平均光子能量为1.0 MeV、脉冲宽度25 ns、剂量率5.32×109Gy.s-1的2种脉冲γ射线分别作用于多模和单模光纤,分别采用波长为405,660,850,1 310和1 550 nm的激光光纤传输系统对辐射感生损耗进行了测量。获得了光纤辐射感生损耗和辐射剂量的关系,并对实验结果进行分析。从实验结果可以看出:在近红外到可见光范围内,脉冲γ射线对光纤作用产生的辐射感生损耗随探测波长减小而增大;在0.1~3.5 Gy剂量范围内,多模光纤辐射感生损耗和辐射剂量呈线性关系。分析辐射对光纤的作用机制和实验结果后得出:光纤基质原子的电子能级对传输光子的共振吸收而造成吸收损耗增加;光纤折射率分布的改变从而导致波导损耗增加。     

γ噪Blazar天体的γ射线和近红外光辐射研究

收集了29个有γ噪的Blazar天体(其中有16个BL Lac天体和13个平谱射电类星体)的近红外流量密度和γ射线流量密度,获得以下主要结果:1)23个天体中的γ射线流量密度和近红外流量密度在低态时存在较强的相关性而在高态时有弱的相关性.2)在29个天体中,有6个天体只有一个观测数据点,将其认为是高态时,γ射线流量密度与近红外光流量密度之间有弱相关性,而认为是低态时有强相关性.3)29个源的γ射线流量密度与X射线流量密度在低态时有相关性,但是γ射线流量与光学流量密度,γ射线流量与射电流量密度均没有相关性.4)在16个BL Lac天体中γ射线流量与近红外光流量不论在高态还是低态都有相关性,而13个平谱射电类星体没有相关性.讨论了γ噪Blazar天体的γ射线辐射机制,认为γ射线的辐射机制主要是同步自康普顿散射.而逆康普顿散射来自绕中心核且温度约为2000K的尘埃,这些尘埃的区域大约有r=3pc,聚束的相对论电子也可能是这种尘埃模型辐射机制的一个重要补充.平谱射电类星体和BL Lac天体的γ辐射机制可能有些不同. 关键词： Blazar天体 星系γ射线观测辐射机制 非热辐射     

短脉冲高剂量率γ射线源技术研究

 介绍了“强光一号”加速器产生宽度约20 ns的高剂量率脉冲γ射线的工作过程;分析了短脉冲γ射线源二极管的管绝缘体和真空磁绝缘传输线的结构与绝缘性能;说明了等离子体断路开关的工作特性;阐述了二极管工作阻抗和阴阳极的设计原则与设计参数。给出了不同短脉冲γ射线源的实验结果,得到了3种辐射参数：脉冲宽度约20 ns,辐射面积为2,30和100 cm²时,相应的辐射剂量率为10¹¹,0.7×10¹¹和10¹⁰ Gy/s。     

寻找来自原始黑洞蒸发的TeV γ射线暴

用兴隆站的两台大气切伦科夫望远镜ACT2和ACT3在1995—1997年间的观测数据,寻找来自原始黑洞(PBH)蒸发终态的0.1sTeVγ射线暴.分析这些资料没发现有这样的γ射线暴.据此估算出在太阳系附近、在99%的置信水平下原始黑洞的蒸发率-密度的上限为3×10⁸/年·pc3.     

用于脉冲n/γ混合场γ强度测量的ICI探测器

研制成功一种基于康普顿效应, 用于脉冲裂变n/γ混合场γ强度绝对测量的新型辐射探测器—ICI(绝缘体－导体－绝缘体)探测器. 除具有现有真空康普顿和介质康普顿探测器时间响应快、线性电流大、抗辐射干扰能力强等优点外,该探测器从结构上抑制了真空康普顿在快脉冲γ测量中的前后负冲信号, 并且工作时不需要高真空, 而γ灵敏度却与同尺寸介质康普顿探测器相当. 由于其探测灵敏介质厚度小于2mm, 因而在群脉冲辐射探测中, 不会显著影响后续和周围探测器的 测量环境, 是一种探测脉冲γ射线较理想的探测器.     

γ射线辐照石英玻璃吸收光谱的研究

石英玻璃以其低热膨胀系数、高紫外透过率而成为不可缺少的光学材料,但并不是所有的石英玻璃都可以作为光学材料。有些石英玻璃在短波长射线环境运行一段时间后,透过率下降,甚至变黑。哪些石英玻璃能够用于射线环境、哪些不能用?这要求对石英玻璃分类。美国Lawerence Livemore国家实验室提出的LL分类法中隐藏一个理论缺陷,即它暗中假定石英玻璃在γ射线照射下,只感生E′,D_0,B_1,Al等4条吸收带,虽然他们所接触的石英玻璃是这种情况,但缺乏理论依据,没有理由认为任何石英玻璃在γ射线照射下只有这4条感生吸收带,事实上确实有的石英玻璃在γ射线照射下还有其他感生吸收带,LL分类法就无法对这种石英玻璃归类。石英玻璃对γ射线的响应有三类,一是有响应的辐照变色石英玻璃,另一是没有响应的耐辐照石英玻璃,第三类是介于这两类之间的、不产生可见的感生吸收带但产生紫外感生吸收带的过渡类石英玻璃。石英玻璃耐γ射线照射的能力取决于杂质总量和羟基含量的比值;比值越大,耐辐照能力越差;比值大于2为变色石英玻璃,比值小于0.01为耐辐照石英玻璃;比值介于其间为紫外透过下降的石英玻璃,即过渡类石英玻璃。     

BL Lac天体的γ射线和射电辐射的统计特性

给出了一个带有射电5.0GHz,8.4GHz 和γ射线辐射流量密度的22个γ噪BL Lac天体的样本,研究了它们在1GeV处的γ射线辐射流量密度最大值、平均值及最小值与射电5.0GHz,8.4GHz辐射流量之间的可能关系.结果表明：1）射电5.0GHz,8.4GHz辐射与γ射线辐射在低态时没有相关,但在高态和平均态时都存在较强的相关,最大相关系数r=0.85,置信度均好于10^-4;2）γ射线谱指数和射电谱指数之间也有一个弱相关关系存在.因此,认为γ射线的辐射主要是同步自康普顿辐射. 关键词： BL Lac天体 γ射线 射电辐射 谱指数     

基于信息理论的γ能谱辨识新方法

提出了一种基于相对熵的放射源γ能谱识别方法。首先,利用主成分分析(PCA)算法压缩数据,构造γ射线能谱的特征空间。然后,采用随机化技术(RT)来使特征空间中γ射线能谱的特征值归一化,这样,γ射线能谱的特征空间可以看作是概率空间。最后,定义两个概率空间的相对熵来测量两个γ射线能谱的相对差异。大量实验表明,所提方法能够更加有效地辨识γ射线能谱, 不仅计算量小,而且对诸如统计浮动、谱峰偏移、底噪等因素具有很高的鲁棒性。