甚高能γ射线天文观测的利器--成像大气切伦科夫望远镜

地基甚高能(very high energy, VHE)γ射线天文观测成果的取得,很大程度上与成像大气切伦科夫望远镜技术发展密不可分。大气切伦科夫技术概念于20世纪50年代提出,20世纪80年代末和20世纪90年代初取得重要突破,21世纪初逐步发展成熟。立体成像大气切伦科夫望远镜阵列以其良好的角度分辨率、能量分辨能力和优异的γ/p鉴别能力成为地基VHEγ射线天文观测关键探测技术,在现有和计划中的γ射线地基探测中被广泛使用。对成像大气切伦科夫技术发展历史和现状作了概述,包括地基VHEγ射线探测现状、大气切伦科夫望远镜探测原理、技术演进、目前典型的成像大气切伦科夫望远镜阵列、未来发展等内容。

观天巨眼400年系列之十六 康普顿γ射线天文台

γ射线是比X射线波长更短、频率更高、能量更强的一种电磁辐射.γ射线的波长小于0.002纳米,覆盖了比X射线宽得多的范围.γ射线光子的能量在10000电子伏特到1万亿电子伏特之间.它的穿透力极强,金属、玻璃、木材等等都能穿透,但是却不能穿透地球大气层.因此对天体的γ射线辐射的观测,只能依赖于火箭卫星等空间飞行器,把观测设备带到大气层之上才能进行.康普顿γ射线天文台是这些观测设备中的佼佼者,它在环绕地球的轨道上运行了9年,得到了极为丰富的资料信息,使我们看到了许多谜一般的宇宙的生动情景.

天文观察用超软X射线探测器的标定

在北京同步辐射装置3WlB光束线上，对天文观测用超软X射线(0.2keV-3．5keV)正比计数管探测器进行了系统地标定．得到了正比计数管的死时间、计数率坪曲线、能量线性、能量分辨、窗材料透过比曲线；借助于已标定过的光电二极管探测器，测量了正比管探到器的能量响应效率，标定不确定度在10％一18％之间．另外，还对正比管系统在卫星上的六道记录和在实验室里的多道记录进行了对比，两种记录方式符合得很好．

康普顿γ射线天文台十周年

康普顿γ射线天文台(Compton Gama Ray Observatory缩写CGRO)1991年4月5日由亚特兰蒂斯号航天飞机发射升空,2000年6月4日经人工诱导,安全地坠入地球大气层,前后在太空服役9年,为γ射线天文学立下了丰功伟绩。值此“康普顿”发射10周年之际,谨写此文,以为纪念。

多波段天文学

1608年望远镜问世,1609年伽利略率先用望远镜观测天体和天象,并很快做出一系列重要的发现,开创了天文观测和研究的新纪元。随着技术进步和认识上的提高,从1940年代起的几十年中,相继诞生并发展了射电天文学、红外天文学、紫外天文学、X射线天文学和γ射线天文学,从而实现了对天体辐射观测的全波段覆盖,诞生了多波段天文学,人类对宇宙和宇宙中各类天体、天象的物理本质的认知迈入了全新的阶段。

γ射线暴谱硬度比的时间演化特征

采用小波分析方法对康普顿γ射线天文台(CGRO)上的BATSE仪器观测到的γ暴光变曲线数据进行去噪处理,并提出时间分辨的谱硬度比定义,用包含有599个暴的样本研究谱硬度比随时间的演化规律,结果表明:(1)样本中77%暴的谱硬度比随时间按"硬到软"规律演化,而23%暴谱硬度比随时间按"软到硬"规律演化,尤其是3%暴在整个暴中呈现单调的"软到硬"趋势。(2)平均谱硬度比随时间单调地以"硬到软"规律演化。(3)持续时间不同的暴,其谱硬度比演化曲线有较大的差异,其中"硬到软"演化趋势最显著的是持续时间在23～35s之间的那些暴;持续时间在1～10s的暴的演化特征跟其它组差异最显著,呈现比较明显的"软到硬"演化规律;持续时间在35～53s之间的暴平均谱硬度比几乎没有随时间演化。(4)不同辐射强度的暴平均谱硬度比的演化特征不同,随着峰值流量的增大,谱硬度比演化由"硬-软-硬"逐渐转变为"软-硬-软":峰值流量越大,"软-硬-软"的趋势越显著,而峰值流量越小,其峰值流量"硬-软-硬"的趋势越显著。我们对这些结果进行了简单的讨论。

星际γ射线谱线辐射流量的估算和来源探讨(Ⅱ)——新星、SNIa的贡献和新星模型的限制性条件

运用四种星体空间分布模型和新星（及ＳＮＩａ）的最新核物理数据，计算了它们所产生的（５条）γ射线谱线辐射流量及核素丰度。结果表明，如果只根据“物理因子”上限，新星可能成为＾２６Ａｌ的主要来源之一，然而由于核素丰度值的要求，新星模型本身仍存在难以克服的困难，另还指出，谱线轮廓的研究也将为本文探讨的问题提供重要判据。

探寻“世纪之谜”——高能宇宙线起源

自1912年发现宇宙线已近100年了，但宇宙线的起源之谜依然困扰着物理学家，因而被列为21世纪的11大科学难题之一。对甚高能γ射线天文学的研究最有希望在未来10～20年内揭开宇宙线起源之谜，我国宇宙线研究领域的物理学家因此提出了在海拔4300米的西藏雪域高原上建造“大型高海拔空气簇射观测站”（LHAASO）的计划，冲击“世纪之谜”。

强磁场中热光子的康普顿硬化

从实验室坐标系 Compton散射截面出发 ,对其中的谱函数进行了重新计算 ,除了谱函数的共振项系数有修正外 ,还得到一个直接依赖于磁场的非共振项 (磁场项 ) .利用改进了的谱函数 ,就强磁场脉冲星表面的高能电子束对热光子的 Compton硬化作用进行了计算 .结果表明 :1每一个共振散射都存在一个上限能量 ,其大小与磁场有关 ;2当磁场较弱时 ,由于磁场项的存在 ,每一个共振散射都存在一个范围相当宽的高能尾巴 .

双光子湮灭吸收截面和吸收系数

双光子湮灭造成的γ射线吸收是γ射线天文学辐射转移理论的一个重要内容.通过相对论变换,将目前QED理论给出的仅在动量中心参考系中表示的双光子湮灭截面推广到实验室系(观侧者系),并用湮灭前两光子的能量hω,hω＇及夹角θ表示此截面,便于γ射线在天文学中的实际应用.进一步,在各向同性周边辐射场的一般前提下,求出方向平均的简化截面公式σ(ω,ω＇),得出方向平均的湮灭阈值条件和湮灭概率最大时两个光子能量的匹配条件.进一步确认在γ射线天文学中,双光子湮灭截面和γ光子-电子的康普顿散射截面确有可比性.最后完成了天体物理中几种常见低频辐射场如热韧致辐射场、黑体辐射场以及非热的幂律场中双光子湮灭吸收系数kγγ(hω)～hω的计算曲线,并给出较详细的物理讨论.

白洞:虚幻还是现实?

白洞：虚幻还是现实？○钱锋编译直至１９７４年，物理学家相信黑洞是一切天体的坟墓。黑洞如同一道屏障，使我们对黑洞内发生的一切不得而知。对于黑洞内的时空特异性，我们更无法了解。然而，这一观念终于被英国剑桥大学的科学家斯蒂芬·霍金所打破。经过一系列复杂的计...

TibetⅡ/HD阵列寻找来自蟹状星云的TeVγ射线

羊八井二期阵列 (TibetⅡ )和加密阵列HD(HighDensity)分别从 1 995年和 1 996年成功地运行以来 ,已经积累了大量的数据 .报道了利用TibetⅡ在1 995年 1 0月至 1 997年 9月、HD阵列在 1 997年 2月至 8月收集的数据寻找来自蟹状星云 (CrabNebula)方向的 1 0TeV和 3TeVγ射线稳定发射的初步结果 .分析表明 ,来自CrabNebula的 3TeVγ射线的累积信号事例数显示了稳定增长的趋势 ,显著性达到了 3.2σ,但没有发现 1 0TeV和

星际γ射线谱线辐射流量的估算和来源探讨——Ⅰ.SN Ⅱ和SN Ⅰb的贡献

本文运用最新的超新星模型数据并考虑了星体的不同空间分布和质量分布,对多种核素所产生的γ射线谱线辐射流量做了计算和讨论.计算结果表明,SN Il和SN Ib很可能是^(26)Al的主要来源之一。

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日探测到了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．这是在γ暴这一当前天体物理中的最大疑难问题的研究中的一个重要突破．这一系列观测提供的证据表明，γ暴很可能是处在宇宙深处的天体中的事件．随后对ＧＲＢ９７０５０８的类似观测更增强了这一证据．

γ射线及其应用

γ射线及其应用王高（江苏省阜宁师范学校，２２４４００）γ射线是法国人维拉德在１９００年研究镭的放射性时发现的．后来，卢瑟福与他人合作，测定了γ射线的性质和波长，确认γ射线是一种比Ｘ射线频率更高的电磁波；γ射线是高能光子，它的穿透力很强；能使乳胶感光；...

羊八井50m^2RPC地毯性能研究YBJ-ARGO合作组(英文)

利用羊八井５０ｍ２ＲＰＣ地毯（ＹＢＪ－ＡＲＧＯ实验原型）的测试数据对其性能进行了分析研究，包括原初粒子方位角分布、天顶角分布、地毯的角分辨、探测时间系统误差对方位角分布的正弦调制、探测时间系统误差的离线修正、几何不对称的小型地毯探测器上原初粒子到达方向重建误差造成的方位角分布的不均匀性等．

大气切伦科夫望远镜

两台自动跟踪大气切伦科夫望远镜已经在北京天文台兴隆观测站投入运行，它们用于寻找甚高能γ射线点源和研究点源的发射特性以及探测甚高能γ射线强度的空间分布。本文介绍望远镜的结构和牲能以及在观测条件下的测试结果。

小样本时皮尔森X^2量概率分布的讨论

以高能γ天文数据分析中寻找周期信号的相位折迭法为例，详细研究了小样本时皮尔森Ｘ~２量的概率分布，指出通常所用的皮尔森Ｘ~２量分布的渐近表达式低估了大Ｘ~２量事件的统计涨落概率，给出了严格的计算皮尔森Ｘ~２量的概率分布式，并讨论了这一修正对超高能γ天文观测结果的影响．同时给出一些蒙特卡罗计算的数值表格，以便实际应用．