西华师范大学50BiN双筒望远镜与疏散星团时域观测研究

随着我国经济与科技水平的腾飞,天文和空间科学成为了基础领域发展的重要方向。西华师范大学根据自身的需求和已经具备的基础,一直着力于发展有观测支撑的天文学科。通过与国内科研机构和高校开展合作的方式培养研究生,并引进人才发展本校相关学科,为本校涉足天文学研究奠定了基础。2010年,学校批复了当时物理学科的建设方案,利用国际恒星观测网络组(SONG)项目筹建中国节点的契机,决定与中国科学院国家天文台合作,建设西华师范大学观测设施,即50厘米双筒望远镜(50Bi N),作为中国SONG项目星震学研究的测光子系统。项目初期在紫金山天文台青海观测站建成投运,其间设备运行稳定。但德令哈的观测条件因城市的发展限制了系统的科学能力。在青海冷湖台址勘定完成后,项目随SONG的观测设施一起,于2020年迁往新址,50Bi N完成了冷湖天文观测基地的首光观测,验证了台址优秀的视宁度测量结果。本文将对该设备的科学目标和发展历程,及取得的科学成果进行一个全面的回顾,为其他高等院校发展基于观测设施的天文学科提供参考。

指向深度学习的高中物理情境教学设计探讨——以“左手定则”为例

课堂教学离不开情境,创设有价值的情境是新课程改革的重要追求。深度学习与情境教学在一定程度上存在契合点,有价值的教学情境不仅能激发学生的深度学习动机,还能让学生在知识探究的过程中实现深度学习。以人教版高中物理选择性必修二中的“左手定则”为例,探讨指向深度学习的高中物理情境教学设计路径,为全面提高教学质量提供参考。

CEMP星HE1005-1439中子俘获元素天体物理来源的研究

HE1005-1439是一颗金属丰度极低([Fe/H]~=3.0)的碳增丰贫金属星(Carbon Enhanced Metal-Poor,CEMP),该星的s-过程元素显著超丰([Ba/Fe]=1.16±0.31,[Pb/Fe]=1.98±0.19),而r-过程元素温和超丰([Eu/Fe]=0.46±0.22),使用单一的s-过程模型和i-过程模型均不能拟合该星中子俘获丰度分布.采用丰度分解的方法探究该星化学元素的天体物理来源可有助于理解CEMP星的形成和化学演化.利用s-过程和r-过程的混合模型对其中子俘获元素的丰度分布进行拟合,发现该星的中子俘获元素主要来源于低质量低金属丰度AGB伴星的s-过程核合成,而r-过程核合成也有贡献.

义务教育阶段天文教育的现状及其建议

天文教育是全面提升学生科学素养不可或缺的内容。为准确厘清我国义务教育阶段的天文教育现状,针对性地设计了调查问卷并在全国范围内展开调查。调查发现:学生获取天文知识方式单一,天文基础设施缺乏,教育资源地区间发展不平衡,半数以上的学生天文知识储备尚未达到《中国公民科学素质基准》;多数学生拥有浓厚的天文兴趣和求知欲,重视天文学习。鉴于此,我们呼吁各级教育及相关部门对天文教育予以关注,要高度重视青少年天文知识匮乏等问题,加强宏观引导,适当增加义务教育阶段天文知识占比,提高教师自身天文科学素养,遵循青少年的认知发展能力,丰富天文教育手段,从而有效提高义务教育阶段天文教育发展水平。

当代大学生网络虚拟性骚扰的成因及防治策略

当前高校性骚扰现象出现了显著的“虚拟化”特征,这表明随着我国信息化建设的深入,失范行为获取了虚拟性特质.“虚拟性骚扰”已逐步成为当代大学生主流违规失范行为之一.通过对近期集中爆发的高校“虚拟性骚扰”案件进行分析,归纳出该行为借助互联网的隐匿性、分享性、即时性等特质所呈现出的系列新变化,包括骚扰的方式由完全隐蔽转化为局部公开、内容由言语接触转化为影像获取、主体由单一主导到集体参与、目标由欲望满足到获取利益等四个方面.研究立足当代大学生网络思想与行为基本模式,实现了“虚拟性骚扰”的内涵界定、逻辑厘清与防治策略构建,有助于推动高校开展校园性骚扰防治的理论探索与实践应用.

青藏高原光学台址勘选——冷湖:一个可以承载我国光学天文未来发展的台址

2000年初开始,中国天文界就开展了在境内泛青藏高原地区光学天文台址战略性的普选工作。2016年,针对十三五计划的大科学工程项目在前期工作的基础上进行了定点监测。虽然没有被列为候选台址,但冷湖地区的光学台址勘选由此驱动。自2018年起,对冷湖台址进行了连续的定点监测,获得了视宁度极限条件下台址质量参数的连续监测数据。资料显示,冷湖赛什腾山台址质量优越,可以满足国内各研究机构新建大型光学设备的需求。同时,青藏高原地区的地理位置,填补了国际优质台址在地理经度分布上的巨大空白,为中国开展时域科学问题研究和开展国际合作迎来了重大机遇。依据冷湖选址和建设的实际结果,总结了冷湖台址勘选的经验和主要科学结果,并介绍了在冷湖已经投运和签约入驻的光学望远镜项目。

基于50BiN望远镜的疏散星团NGC 7789的变星搜寻研究

基于西华师范大学50BiN望远镜获得的长时序测光观测数据,在疏散星团NGC 7789及其周围的20′×20′视场中搜寻到19颗变星,其中10颗是本次观测发现的。基于变星在NGC 7789颜色星等图上的位置、星团成员星概率和Gaia视差,对这19颗变星的星团成员星性质进行初步分析。结果表明,17颗变星可能是星团成员,2颗可能是场星。根据变星光变曲线的形状,周期的长度以及在颜色星等图上的位置,对这19颗变星的分类进行了初步讨论。结果表明,13颗是短周期变星(3颗δ Scuti, 7颗食双星、3颗未知类型变星),6颗是长周期变星。研究扩大了星团变星的样本数量,为开展单个变星的星震学研究和星团变星的统计研究奠定了基础。

基于深度学习方法分类红团簇星与红巨星分支恒星

为了获取更纯净的红巨星样本,采用基于深度学习的方法对来自APOGEE-2的2万多颗星的演化类型进行了分类;使用APOKASC-2中的4216颗星为训练集,将神经网络训练出的模型应用到红巨星分支恒星和红团簇星的分类中;以APOKASC-2中的1807颗星为测试集,模型应用到测试集的结果显示,该方法的均方误差、均方根误差、平均绝对误差分别是4%、20%、9%。接着将模型应用到来自APOGEE-2的2万多颗星,得到结果的均方误差、均方根误差、平均绝对误差分别是5%、24%、8%。此外,分析使用了LAMOST DR7的数据进行测试,结果显示此方法的准确率目前能达到98%。通过对比,我们的方法与部分其他分类方法的准确率基本一致。未来可以将此方法应用于更大样本的红巨星分支恒星和红团簇星的分类工作。

核心素养视野下高中物理不同课型的课堂观察研究

分析高中物理课堂是否聚焦核心素养的培养对深入推进物理课程改革具有重要意义。鉴于此,本文通过课堂观察量表,分析概念课、规律课和习题课3类课型中学生核心素养的培育现状,发现概念教学和规律教学更注重“物理观念”维度的教学投入,尤其注重解决模型化问题,但在“质疑创新、科学探究、科学态度与责任”维度则较少涉及;习题教学更注重“科学思维”维度的教学投入,但缺少“科学探究”环节。针对课堂观察结果,提出教学的4个转变,为改善高中物理课堂教学提供有益启示。

新旧人教版高中物理教材实验比较--以“实验:验证机械能守恒定律”为例

以“实验:验证机械能守恒定律”为例对人教版高中物理新旧教材编写进行对比研究,比较分析新旧两版教材在编写思路、内容呈现方式及习题设置上的变化。通过对比,期望能帮助教师对新教材深入探索,从而更好地运用教材,同时探讨更有利于培养学生物理学科核心素养的题目设置。

基于可视化思维构建物理模型突破“液面升降问题”疑难

液面升降问题是初中物理浮力模块的难点和分化点,涉及的物理过程复杂抽象,导致学生在构建物理思维过程中困难重重.本文借助清晰的物理图像,讨论几类常见的液面升降问题.基于思维可视化,直观、生动地呈现该物理过程,实现隐性思维显性化,有助于学生构建物理模型,充分感知浮力问题中液面升降的相关过程,提高学生解决实际物理问题的能力.

ZTF J060524.16+244923.4的双星解轨和物理参数研究

ZTF J060524.16+244923.4是一颗主星为F型的半相接食双星系统。基于ZTF的测光数据和LAMOST的光谱数据,获得了目标系统的时序光变曲线、主星的大气参数和视向速度曲线。然后使用食双星解轨分析程序PHOEBE(PHysics Of Eclipsing BinariEs)对该系统的光变曲线和视向速度曲线同时进行分析,发现该双星系统是一个次星充满洛希瓣的半相接双星系统,其主要物理参数如下:双星系统的质量比q=0.45^(+0.05)_(-0.05)(M_(2)/M_(1)),主星的质量M_(1)=3.1^(+0.8)_(-0.8) M⊙、半径R^(1)=2.63^(+0.22)_(-0.24) R⊙、有效温度T_(1)≈6679.5 K、光度L_(1)=12^(+2_)_(-2) L⊙,次星的质量M_(2)=1.4^(+0.2)_(-0.2) M⊙、半径R^(2)=2.49^(+0.13)_(-0.14) R⊙、有效温度T_(2)=5924^(+51)_(-65) K、光度L_(2)=8^(+1)_(-1) L⊙。最后根据所获得的物理参数,对该双星系统接下来的演化进行了讨论。

中学物理情境创设与实验教学改进策略——以“浮力”的教学为例

浮力是初中物理教学中的重点内容之一,掌握浮力的相关知识要求学生具有较高的想象能力和抽象思维能力.我们将本节抽象内容通过自制教具以直观的方式呈现出来,不仅为学生创设直观形象的可视化物理情境,使教学过程清晰化,而且使用自制教具,让学生更加深入地理解浮力的产生原因,营造了创新氛围,激发了学生的创新意识.本文将以人教版初中物理八年级下册“浮力”这一节为例,进行教学创新详述.

8.0MeV中子与天然镓作用的弹性散射微分截面实验研究

基于镓中子反应截面实验数据的匮乏和评价数据的分歧,利用中国原子能科学研究院串列加速器上的多探测器快中子飞行时间谱仪,开展了8.0 MeV中子与天然镓样品的弹性散射微分截面实验研究。实验测量了21个角度的弹性散射微分截面数据,使用n-p散射作为标准截面进行归一。采用Monte-Carlo方法,对中子在样品中的中子注量率衰减、多次散射及实验的有限几何进行了修正,通过模拟得到次级中子飞行时间谱(Time-offlight,TOF)与实验测量的TOF谱进行直接比较的方法获得中子与镓作用的弹性散射微分截面。实验测量结果与评价数据的对比分析结果表明:当前几大数据库中,CENDL-3.2数据库的结果更贴近实验测量结果。本实验为8.0 MeV中子能区的首次实验测量,澄清了几个评价库数据之间的分歧,为核数据评价、理论模型改进提供了实验数据支撑。

BIM在天文望远镜项目设计阶段的应用

建筑信息模型(Building Information Modeling,简称BIM)是建筑设施物理和功能特征的数字化表示。它以三维模型为基础,使项目利益相关者协同设计,并能通过分析软件进行性能分析和仿真模拟。天文光学望远镜作为科学驱动下的定制设备,结构复杂、研发周期长,在全生命周期均可采用BIM。本文根据天文望远镜项目开发需求,制定BIM应用的工作流程,期望利用BIM的优势,实现提高工作效率,降低成本的目标。

大概念统领下,基于情境式教学的物理单元教学设计

近年来随着教育改革的热潮,单元教学逐渐成为国内研究教学的热点。从确定单元目标、编制核心问题、开发层级任务、设计情境活动到布置单元作业,是单元教学的完整流程。以新人教版物理教材必修一第一章“运动的描述”为例,基于大概念进行物理教学设计,在课程标准的指引下,实现物理课堂核心素养培养最优化。

对高维Schwarzschild-de Sitter黑洞视界处Fermions量子隧穿辐射率的修正

根据Lorentz-breaking理论对弦量场作用量进行修正并应用变分原理得到了高维Schwarzschild-de Sitter黑洞时空中的费米子动力学方程。通过对此动力学方程的研究得到了高维Schwarzschild-de Sitter黑洞事件视界处和宇宙视界处的量子隧穿率的修正形式,从而研究了此黑洞事件视界处和宇宙视界处的修正形式的Hawking温度和Bekenstein-Hawking熵的新的表达式。在得到研究结果的基础之上,文中最后还对研究方法和结论进行了讨论。

基于数值模拟的大口径高精度射电望远镜台址风障优化设计研究

随着射电望远镜口径增大、观测频率提高,对其指向精度的要求也越来越高.然而,望远镜服役于野外台站,台址风扰对天线指向精度的影响在高频段观测时已不能忽略.由于风扰的时变性,现有的抗风方法无法保障大口径高指向精度望远镜在高频段的有效观测时长.因此,提出了一种基于风障精确布置改善台址风环境的方法.通过数值模拟构建了风障仿真模型,并将仿真结果与风洞实测数据比较,两种孔隙率风障的平均误差分别为3.7%和6.1%,保证了风障模型的可靠性.以新疆奇台射电望远镜(QiTai radio Telescope,QTT)台址为例,基于QTT台址斜坡地形构建了计算域模型,开展单风障不同高度、不同孔隙率的系列风场仿真试验,得到了风障参量与下游挡风效果的关系.基于单风障合理高度和最优孔隙率设置南北风障,仿真结果表明在确定高度下最优孔隙率可以组合,孔隙率0.1-0.1组合的风障挡风效果最优,南方向来风在天线区域可以有效降低75%以上的风速.

星系尺度上的玻色暗物质研究进展

星系尺度上的暗物质研究通常涉及各种不同的暗物质模型。在这些模型中,冷暗物质模型(CDM模型)受到了广泛关注。基于该理论模型的研究,可以较好地解释星系尺度和宇宙大尺度结构中的一些问题。然而,在研究星系小尺度结构时,存在一些该模型无法解释的观测现象。近年来,玻色-爱因斯坦凝聚暗物质模型(BEC-DM模型)和模糊暗物质模型(FDM模型)作为CDM模型的替代方案,受到了广泛关注和大量研究。在BEC-DM模型中,暗物质粒子被假设为一种处于宏观量子态的玻色子;而FDM模型则将暗物质描述为一个具有波动特性和极小质量的粒子。研究这两种理论模型有助于了解不同理论模型对星系中暗物质密度分布和相关性质的影响。在这一背景下,对星系尺度上的玻色暗物质理论模型及其粒子探测进行了简要概述。回顾了暗物质研究的历史,介绍了暗物质候选粒子及对其的探测方法。重点介绍了BEC-DM模型和FDM模型作为传统CDM模型的替代方案,并探讨了它们在解决问题方面的优势。

利用均匀密度等离子体通道加速质子的辐射压力增强方案

提出了辐射压力加速与激光尾波场加速相结合的高能质子加速方案.该方案中在临界密度薄靶后端增加一个均匀密度等离子体通道获得了峰值能量为22.2 GeV、截止能量为36.4 GeV和电荷量为0.67 nC的高能质子束,与质子在纯辐射压力加速中相比,其高能质子的截止能量可以提升2个数量级.结果证实了通过在近临界密度薄靶后面连接一个均匀密度等离子体通道,等离子体通道中激光激发的尾波场可以捕获经辐射压力过程预加速的质子并维持长时间的加速,最终获得高能质子,本文还研究了不同均匀密度等离子体通道中质子的加速情况,发现密度越高,则被加速质子的峰值能量和截止能量越高,电荷量也越大.该组合加速方案对高能质子束的产生与应用具有一定的指导意义.