宇宙膨胀率可用来确定其大小和年龄

2019-07-10 15:00:29 作者:管理一号  阅读:106 次  点赞:0 次  鄙视:0 次  收藏:0 次  由 www.agg.me 收集整理

 

科技日报北京7月9日电 (记者刘霞)据物理学家组织网8日报道,一个国际科研团队称,结合引力波和射电观测,再加上理论建模,可将中子星对的并合变成“国际标尺”,用以测量国际膨胀率——哈勃常数,或可处理现在测得的国际膨胀率不一致的问题。

国际膨胀率可用来承认其大小和年岁,也可作为说明其他观测的重要东西。现在,科学家首要凭仗测量国际大爆炸后的余晖——国际微波布景辐射和Ia型超新星爆发来取得,但这两种方法给出了不同的效果。

最新研讨中,天文学家运用美国国家科学基金会(NSF)的超长基线阵列、卡尔·詹斯基超大阵列和绿湾射电天文望远镜,对2017年两颗中子星磕碰发作引力波后的情况进行了研讨。美国国家射电天文台的库纳尔·摩尼说:“中子星并合为我们供应了一种测量哈勃常数的新方法,有望让我们处理两个值不一致的问题。”

摩尼说明说,当两颗中子星磕碰时,它们会发作爆炸和一股引力波。引力波信号的形状会奉告科学家引力波爆发多么“明亮”,测量在地球上接收的引力波的“亮度”(强度)可以取得引力波的距离。摩尼说:“这是一种完全独立的测量方法,我们希望可以取得哈勃常数的真正值。”

当然,该方法也存在一个问题:引力波的强度随它们相对于两个中子星轨道平面的方向而改动。假如从地球上看,在垂直于轨道平面的方向上,引力波更强。为此,研讨团队运用射电望远镜测量从爆炸中喷出的超高速物质射流的运动,凭仗这些测量效果和详细的流体动力学仿照,承认了方向角,从而使他们可以凭仗引力波来承认距离。

研讨团队标明,这一工作的单次测量还不足以承认哈勃常数。研讨负责人、普林斯顿大学的肯塔·霍特克扎卡说:“运用引力波和射电望远镜可以观察到其他15个此类工作,帮忙处理哈勃常数不一致的问题,将是我们在了解国际方面取得的一个重要开展。

科技日报北京7月8日电 (记者刘霞)据英国《独立报》近来报导,美国橡树岭国家试验室的科学家们方案今年夏天进行一项试验,希望对或许潜伏在国际暗处的“镜像国际”惊鸿一瞥,现在设备已准备就绪,假如这个平行国际真的存在,将有助于揭开高能国际射线的“面纱”。

科学家们解说称,镜像国际有许多方面与咱们身处的国际相同——好像看着镜中的现有国际。它具有镜像粒子、镜像行星乃至镜像生命。试验负责人利亚·布鲁萨德标明,这个国际“适当乖僻”。

此前,两个独立的试验发现中子以不同的速率衰变,而不是像预期的那样以完全相同的速率衰变成质子。在一个试验中,自在中子被磁场捕获进入圈套内;而在另一个试验中,自在中子“变身”为随后从核反应堆中流出的质子。研讨标明,后者的平均寿命比前者长9秒。

有科学家以为,这可以为“镜像国际”的存在供给一个可信的解说:存在着两个独立的中子生命周期,或许有约1%的中子能穿越咱们的实际国际与镜像国际之间的距离,然后再回过头来释放出一个质子而被科学家探测到。

为此,新试验将朝着一堵不行穿透的墙射出一束中子。在墙的另一侧,放置一台中子探测器。假如探测器确实记录了中子的存在,那么,它们或许经过“振动”穿越墙面,进入镜像国际,变为镜像中子,然后再次出现在咱们的国际中。

尽管如此,布鲁萨德说:“我诚心希望什么都丈量不到,但假如咱们确实在墙的另一边发现了中子,那么将发生深远影响,游戏也将彻底改变。”

布鲁萨德标明,镜像国际的存在能够解说咱们的国际为何缺少同位素锂7。物理学家以为,现存同位素锂7的数量与大爆炸发生的数量不符;此外也有助于揭开来自银河系之外的高能国际射线的“面纱”。由于这些高能国际射线实在是太强壮了,或许不只穿越了现在观测到的国际,假如它们振动到镜像国际然后再回来,就能够合理解说了。

太阳大气从里往外,依温度改动可以划分为光球、色球、日冕。我们肉眼看到的明亮的日轮就是光球,其厚度不过几百千米,温度约6000度。日冕是太阳大气的最外层,厚度抵达几百万公里以上;温度比光球高三个量级,密度则低七个量级;它的亮度仅为光球的百万分之一。

左图为光球(黑点为黑子);右图为19.3纳米的日冕像(右边粗黑线为冕洞)。

我们每天都感受着太阳给我们带来的光和热,那你知道太阳宣告的光线其实分许多种吗?有X光、远紫外光、中紫外与近紫外光、可见光和红外光。太阳不同的区域会发射出不同的光线:太阳过渡区与日冕会发射X光与远紫外光;太阳色球的高层(亦或更高层)会发射中紫外与近紫外光;色球和高光球层会发射400-800 纳米的可见光;光球底部会发射900-1600 纳米的红外光。

那么,这些不同的光它们转的速度都相同么?不相同。近期,太阳物理学家研讨发现,远紫外太阳光比近红外太阳光转得快。云南天文台抚仙湖太阳观测基地科研人员通过对不同颜色的太阳光进行周期分析发现,远紫外的太阳光自转周期约为26.3±0.13天,近红外的太阳光自转周期约为27.5±0.06天。

这就意味着,太阳大气的高层日冕反而要比低层的光球转得快(核算学上验证,这个结论是有意义的)。

色散太阳光的自转周期

太阳磁活动,或可揭开日冕异常加热之谜

蕴含在太阳光里的太阳能来源于太阳内部的核反应,按照热力学第二定律,太阳大气的温度必定是由内到外逐渐下降。可是,观测发现,太阳高层大气的日冕层温度却成百上千倍地比低层的光球层高。这就是“日冕异常加热之谜”。2012年,Science列出了国际天文学会在第29届大会发布的当代天文学的八大难题,日冕加热位列其间。

日冕加热直接联络到对太阳和恒星大气动力学进程的了解,其时太阳高层大气加热是个远没处理的问题。现在的理论模型和观测研讨倾向所以小标准磁活动来加热日冕,但存在争议,且都只是从加热办法和途径来说明。

加热后的日冕是怎样照应加热体的?加热的效果怎样?这就要从太阳上的磁活动说起。

太阳上常常存在两种磁活动。一类是黑子(群),归于大标准的磁活动,其标准甚至可以抵达20万千米,磁场强度可达数千高斯,一般寿数为数十天(短则1天,长则数月)。另一类是叫做“小标准磁场”的磁活动。小标准磁场广泛全日面,标准一般小于2万公里、磁场强度一般小于300高斯,寿数一般不逾越1天(短则数小时,长可逾越1天)。小标准磁场主要由太阳内部浮出,大标准磁场割裂割裂,可以成为小标准磁场。

 上图:太阳磁图(长20万千米,宽12万千米);下图:在上图中扣去大标准磁场剩下的小标准磁场。

小标准磁活动,让日冕转得比光球快

2018年,云南天文台抚仙湖太阳观测基地在国际杂志The Astrophysical Journal Supplement Series上宣告了小标准磁活动加热日冕的核算学根据。

他们发现,在低光球层(标准太阳大气模型中的温度正常下降层),色散的太阳光与大标准磁活动呈反相关联络,且相对于小标准磁活动,与大标准磁活动更相关联;在高光球及之上(标准太阳大气模型中的温度异常增加层),色散的太阳光与大标准磁活动呈正相关联络,且相对于大标准磁活动,与小标准磁活动更相关联。

换言之,在温度异常增加层,长期的“能量”改动与小标准磁活动的长期改动共舞;而在温度正常下降层,从太阳内部“泄露”的能量的长期改动与磁活动反相位。

在日冕,主要是磁场承认许多的不均匀辐射结构,这种低β日冕的加热主要与磁活动有关。被小标准磁活动加热后的日冕(能量)的长期改动与小标准磁活动“共舞”,说清楚日冕被小标准活动有用加热。

太阳日冕被小标准磁活动加热的核算学根据

大标准黑子磁活动在一个自转周后往往变成小标准结构。这就是为什么在温度异常增加层,大标准磁活动抢先色散太阳光一个自转周的原因,一同也说明是小标准磁活动加热温度异常分布层。

云南天文台抚仙湖太阳观测基地的系列研讨标明,太阳高层大气受小标准磁活动影响,温度异常地比低层高,也异常地比低层转得快;一同研讨也说明,引起太阳辐照度(太阳常数)改动的原因是小标准磁活动。

现在的研讨都标明,世界在很大程度上是均匀的,而且没有在旋转。

北京时刻7月9日音讯,据国外媒体报道,环顾太空,你会发现许多东西——行星、恒星、卫星,乃至星系自身——都有一个共同点:它们在旋转。那么,世界也在旋转吗?

世界学家一向在活跃研讨这个疑团,因为这个问题的答案能告知咱们世界的根本性质。“和大多数世界学问题相同,这也是一个十分笼统的问题,但世界学研讨者以为,这是研讨根底物理学的一种办法,有些东西无法在地球的试验室里进行验证,所以人们使用世界和世界的几许结构,从中取得一些关于根底物理学的新发现。

在考虑世界的根本性质时,科学家首要假定世界并没有在旋转,而是各向同性的,即世界在各个方向上看起来都是相同的,这个假定与爱因斯坦的方程共同,但又不是这些方程所要求的,依据这种主意,科学家树立了一个描绘世界的规范世界学模型。

这种假定现已整合到计算办法中,剖析数据和做其他许多工作的方法也与此有关,但这种假定有必要得到验证,科学研讨不能只抱着最好的期望。

为了了解这些关于世界及其根本物理学的假定是否正确,科学家收集了观测数据,对模型进行验证。他们特别使用了来自世界微波布景(cosmic microwave background,简称CMB)的辐射数据。这些辐射是咱们所能观测到的世界中最陈旧的光——在大爆炸后38万年时宣布——可谓世界学家研讨世界的信息宝库。

世界微波布景辐射在各个方向上看起来几乎是相同的,但显现出细小的温度改动(只要千分之一度),这种改动来自于世界前史、内容和几许形状的影响。经过研讨这些差异,科学家能够看到世界是否以某种方法被歪曲——意味着一个方向上的旋转或胀大比另一个方向增加得更多,丈量光的偏振(本质上便是光的方向)相同能够供给关于世界几许结构的信息。

科学家发现,世界微波布景辐射没有显现出世界在旋转的依据。此外,依据一项研讨显现,世界各向同性的可能性是120000∶1,这意味着不管你朝哪个方向看,世界看起来都是相同的,另一项研讨发现,世界有95%的几率是均匀的,标明在大标准上,世界的任何地方都是相同的。

所有这些研讨都标明,世界在很大程度上是均匀的,而且没有在旋转。这个定论很可能不会改动,未来几十年里,天文学家对世界微波布景辐射的偏振丈量可能会有所改善,但新的数据不太可能应战之前的发现。

世界没有在旋转的成果关于依据这一假定树立模型的世界学家来说无疑是一种摆脱,而这也供给了一个关于咱们在世界中方位的风趣视角。之所以提出这个问题,其实是源于以为人类是世界中心的主意,事实上,咱们是如此的藐小和微乎其微,这真的很风趣。

世界微波布景

世界微波布景是世界学中“大爆炸”遗留下来的热辐射,是一种充溢整个世界的电磁辐射,其特征与绝对温标2.725K的黑体辐射相同。世界微波布景的发现被以为是查验大爆炸世界模型的里程碑,其观测数据有时被称为“大爆炸理论的四大支柱”之一(别的三种观测数据分别是从星系红移观测到的哈勃胀大、世界间轻元素的丰度,以及大标准结构和星系的演化)。

20世纪40年代,物理学家拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼研讨了世界大爆炸理论,提出若大爆炸存在,则世界胀大应该会拉长,并将极前期世界的高能辐射冷却到微波规模,并降温至大约5K。换句话说,他们预言了世界微波布景的存在,但是,其时这一预言并没有引起人们的重视。1964年,美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊偶尔发现了世界微波布景,他们也因而取得了1978年的诺贝尔物理学奖。

最有名的世界微波布景辐射观测试验可能是美国国家航天航空局(NASA)的世界布景勘探者(COBE)卫星,运转时刻为1989—1996年。该试验在有限的勘探才能下勘探并定量了大标准的各向异性。依据COBE的丈量成果,世界微波布景辐射谱十分精确地契合温度为2.726±0.010K的黑体辐射谱,证明了银河系相关于布景辐射有一个相对的运动速度。

数据剖析成果还标明,扣除去这个速度对丈量成果的影响,以及银河系内物质辐射的搅扰,世界布景辐射具有高度各向同性,温度涨落的起伏只要大约百万分之五。现在的干流理论以为,这个温度涨落起源于世界在构成初期极小标准上的量子涨落,它跟着世界的暴胀而扩大到世界学的标准上,而且正是因为温度的涨落,构成世界物质散布的不均匀性,终究得以构成比如星系团等大标准结构。

2001年6月,NASA推出了第二个世界微波布景太空使命,即威尔金森微波各向异性勘探器(WMAP),以更精确地丈量整个天空的大标准各向异性,该使命在2003年披露了初次成果,显现与世界暴胀及其他理论的预期大致相符。

WMAP对世界微波布景在不同方向上涨落的丈量标明,世界的年纪是137±1亿年,在世界的组成成分中,4%是一般物质,23%是暗物质,73%是暗能量;世界现在的胀大速度是每秒71公里每百万秒距离;世界空间是近乎于平整的,它经历过暴胀的进程,而且会一向胀大下去。

欧洲空间局(ESA)的普朗克卫星是第三个观测世界微波布景的太空使命,于2009年5月升空,现在正在进行更具体的观测。

在不远的将来,我们将会看到更多更高能的光子漂流到我们地球。

光,是我们无比了解的概念。物理学家奉告我们,光是由许多光子组成的。比如我们眼睛可以看到的的可见光就是可见光光子组成的。国际中还有各种不可见的“光”,它们也由能量各异的光子构成。那么,能量最高的光子可以高能到什么程度呢?

最近,中日合作的羊八井ASgamma实验的勘探器勘探到来自蟹状星云方向的24个能量逾越100万亿电子伏(100TeV)的超高能光子,其间能量最高的那个光子达到了450万亿电子伏(450TeV),是此前最高能量记载(75TeV)的6倍,是可见光光子能量的百万亿倍。相关作用对应的论文现已被物理领域顶尖期刊《物理议论快报》所接受,即将于七月下旬作为亮点论文出版[1]。 

这些超高能光子从何而来?研讨论文的作者们认为它们或许源于陈腐而低能的国际微波布景辐射[2]。那么,什么是微波布景辐射?它们怎样变为超高能光子?它们又是怎样被勘探到的?这篇文章以这批光子为主角,叙说它们奇幻漂流的终身。

国际大爆炸的余烬

大约138亿年前,我们的国际比沙子还小得多,全部物质挤压在极点小、极点热的狭小区域内。接着,国际“爆炸”,我们以这个时刻的国际年岁为零。爆炸后的国际急剧胀大。在国际年岁从零到38万年之间的阶段,国际中许多光子与其他粒子剧烈磕碰,阻遏中性原子构成——这些高能光子会把电子与原子核离散。

在国际年岁为38万年时,因为国际的胀大,那些高能光子的能量现已降到足够低,不能持续离散原子,它们终究一次与电子发生磕碰后,就成为国际中散落的布景光子,电子也总算可以安安稳稳地与原子核结合为中性原子,国际也总算从一团迷雾相同的情况变为透明情况。

这个时刻,那些刚成为国际布景的光子的温度大约是绝对温度3000多度,宣告暗红色的光。这是年轻时的国际的颜色。跟着国际持续胀大,这些光子的能量不断下降,到138亿年之后的今天,这些布景光子的温度现已只需绝对温度2.7度,相当于零下270摄氏度,比我们的南极还冷得多,对应的波长在微波波段,因此被称为“微波布景辐射”。

它们中的一部分在1964年被贝尔实验室的工程师威尔逊和彭齐亚斯意外发现,证明了国际大爆炸理论的正确性,二人也因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。下面,我们将微波布景辐射光子简称为“布景光子”。

图:WMAP 卫星9年勘探得到的微波布景辐射分布图,微波布景辐射没有颜色,图中颜色为伪色 | NASA / WMAP Science Team

在这漫长的138亿年,这些布景光子在能量下降的一同,不断漂流。但在我们叙说这些布景光子进一步漂流的故事前,我们还必须先叙说一个看似与它无关,实际上却密切相关的故事:超新星爆发。

恒星的壮烈去世:超新星爆发

距离现在大约1千万年前,位于地球金牛座方向的一个区域中的一团巨大的氢分子云总算点着了自己的中心,成为了一颗质量在8到10个太阳质量那么大的恒星,这颗恒星与地球的距离大约为6500光年,1光年约等于10万亿千米,因此这个距离约为6亿亿千米。

通过大约1千万年的演化,这颗恒星内部不再发生能量,巨大的引力占有优势,星体向内剧烈缩短,将中心紧缩为一个几乎完全由中子构成的细密星体——中子星,恒星的其他部分物质砸在巩固的中心上,然后向外反弹,中心天体宣告的中微子帮助反弹物质向外爆炸,构成了绚丽的超新星。

超新星爆发后宣告的剧烈光芒向外传达,通过大约6500年后,抵达地球上空,此时是公元1054年,我国正处于宋仁宗至和元年。北宋的地舆官员发现天空遽然出现了一颗新的星星,这就是出名的“天关客星”,也被称为“超新星1054”(SN 1054)。这颗新的星星持续近两年可以在夜空看到,以至于第二年,即宋仁宗至和二年,侍御史赵抃还上奏议:“臣伏见自上一年五月已来,妖星遂见,仅及周稔,至今光耀未退。”不仅如此,这颗超新星有23天可以在白日看到。[3]

图:《历代名臣奏议》中赵抃对1054年被观测到的超新星的描绘。

出名的梅西耶星表中的第一个天体M1,因其形状像一只螃蟹,因此也被称为“蟹状星云”。1921年,有两位地舆学家先后指出蟹状星云正在胀大,年岁大约为900年,地舆学家伦德马克(Knut Lundmark,1889--1958)根据这些结论,结合我国古代典籍记载,猜测:蟹状星云就是超新星1054的遗址。此后,哈勃(Edwin Hubble,1889-1953)通过观测与核算,证明了这个结论。

1967年,贝尔(Jocelyn Bell Burnell,1943-)初度观测到到脉冲星之后,人们很快在1968年发现了蟹状星云中心的脉冲星,这就是超新星1054遗留下来的中子星,这颗中子星每秒自转30次,并不断将自身的转动能转化为辐射,发生的“脉冲星风”照亮蟹状星云,使后者成为一个“脉冲星风云”。

图:哈勃太空望远镜(HST)摄影的蟹状星云的图像 | NASA / ESA, HST

上图为哈勃太空望远镜(HST)于1999年到2000年摄影的蟹状星云的多色图,它的半径现已扩展到6光年,即大约60万亿千米。因为其标准太大,HST分24次摄影了不同部分,然后把24张图拼接为一张图。

超新星遗址:巨大的加速器

全部的超新星在爆发几年后,都将成为“超新星遗址”。超新星遗址里有许多弥散的超新星物质。这些物质内部的剧烈磕碰或许中心遗留的中子星的剧烈辐射会发生剧烈的冲击波,这些冲击波将超新星遗址里面的质子和电子加速到极高的速度——极点靠近光的速度。因此,超新星遗址自身就是无比巨大的加速器。

超新星1054也不破例,它在爆发几年后也初步成为超新星遗址,即上面说的蟹状星云。看似人畜无害的蟹状星云里,也有剧烈的冲击波,这些冲击波将许多质子和电子加速到极点高速、极点高能的情况,四散开来。

极点高能电子与布景光子的磕碰

极点高能的电子四散开来之后,其间一部分朝着地球的方向飞来。这些极点高能电子执政着地球运动的进程中,充满到超新星1054附近的低能布景光子们等到了机遇,它们经常被高能电子碰击成高能光子。而我们这个故事中的主角们就是这群光子中的一部分。

在某个时期,被超新星遗址加速的一批超高能电子碰击了周围的那些低能布景光子,将许多能量传递给那些低能布景光子,使得这些漂流的布景光子的能量从10000分之1电子伏左右提升到100万亿电子伏以上,最高的达到了450万亿电子伏,能量提高到原本的大约4亿亿倍左右,是可见光光子能量的百万亿倍。

图:低能光子与高能电子磕碰,获得巨大能量 | 王善钦

这个进程就如同一个身上只需1元钱的流浪者遽然被给予几亿亿元钱,可谓一夜暴富。这些原本低能的光子从此成为披坚执锐的超高能光子,朝着地球方向奔袭而来。通过大约6500年,它们总算抵达地球。

光子与地球大气的磕碰:大气簇射

地球上空有一层厚厚的大气,大气里有许多的各类气体分子。从太空中袭来的各类国际线与大气分子中的原子核磕碰,力气被大大削弱。因此使得我们免受高能国际线的损害。 

那个超高能光子也在进入大气之后与大气分子中的粒子相互作用,发生了其他高能粒子,这些高能粒子又与周围的大气分子中的粒子相互作用,发生了更多其他粒子,这个连锁反应会发生多次,因此被称为“大气簇射”,其结果是一个高能粒子激宣告许多粒子。

图:高能粒子在大气中激起簇射的示意图 | 王善钦

由这些超高能光子激宣告的许多带电粒子中的一部分进入了位于西藏的羊八井ASgamma实验的勘探器阵列。这个阵列的中心是水切伦科夫勘探器。什么是水切伦科夫勘探器?它的原理是什么?

切伦科夫辐射与水切伦科夫勘探器

1934年,切伦科夫(Pavel Cherenkov, 1904-1990)研讨放射性元素释放出的射线穿过液体的现象,发现液体宣告蓝光,通过细心分析,他承认这暗淡的蓝光并不是荧光。这个辐射后来被称为切伦科夫辐射。1937年,切伦科夫的伙伴弗兰克(Ilya Frank, 1908-1990)和塔姆(Igor  Tamm, 1895-1971)说明切伦科夫辐射的成因:带电粒子在液体中的速度逾越了光在液体中的速度,因此宣告了蓝光为主的辐射。

根据爱因斯坦的相对论,真空中,任何物质的速度都不可能逾越光速。不过,在介质中,粒子的速度可以逾越介质中的光速。比如,光在真空中的速度是每秒30万千米,在水中,光的速度是每秒22.5万千米;假设带电粒子在水中的速度逾越每秒22.5万千米,这个高速粒子就会宣告切伦科夫辐射。因为发现和说明了切伦科夫辐射,切伦科夫、弗兰克和塔姆同享了1958年的诺贝尔物理学奖。

实际上,这一现象早在1888到1889年就被英国物理学家海维塞德(Oliver Heaviside, 1850-1925)在理论上所预言;1904年,德国物理学家索末菲(Arnold Sommerfeld, 1868-1951)也预言了这个现象。但因为1905年诞生的相对论认为物质运动速度不会逾越真空中的光速,这两人的作业灵敏被忘掉,直到20世纪70年代才被人从头发掘出来。事实上,爱因斯坦的相对论只是针对真空,不针对介质。观测方面,1910年,玛丽·居里(即居里夫人,Marie Curie,1867-1934)发现高浓度的镭溶液宣告了暗淡的蓝光,但没有进一步查询这类现象。

切伦科夫辐射被发现并被说明后,很快就被用来规划勘探器。假设勘探器的介质用的是纯水,就是水切伦科夫勘探器;同理,有重水切伦科夫勘探器、冰切伦科夫勘探器,甚至还有空气切伦科夫勘探器。下图为位于美国俄勒冈州里德学院(Reed College)的水下放射性反应堆的堆芯,放射性元素衰变释放出的高能电子在水中络绎,速度逾越水中的光速,宣告幽蓝的切伦科夫光。

图:位于里德学院的供科研运用的水下核反应堆的堆芯附近的蓝色切伦科夫光 | United States Nuclear Regulatory Commission

西藏羊八井ASgamma实验的勘探器的勘探

位于西藏海拔4300米处的羊八井的勘探器由多个装满高度纯净水的切伦科夫勘探器组成,每个勘探器里放着一种被称为“光电倍增管”的仪器。这个项目是中日合作项目,选择日本作为合作方,是因为日本在水切伦科夫勘探器方面的技术国际领先,出名的神冈勘探器与其晋级版——超级神冈勘探器都是水切伦科夫勘探器,在中微子科学领域做出了多项重要贡献,于2002年与2015年两次获得了诺贝尔物理学奖。

羊八井项目分别由我国科学院高能物理研讨所和日本东京大学国际线研讨所担任中日两头的事务,于1990年结束第一期,此后多次晋级。2014年,制作成位于地下的水切伦科夫勘探器。这个新制作的地下勘探器使羊八井实验组成为勘探超高能国际线方面最活络的小组。

那些漂流的超高能光子激宣告的许多高速、高能带电粒子穿过羊八井实验组安排在地下的水切伦科夫勘探器后,发生切伦科夫光,这些光打到光电倍增管,后者将信号扩展,传输到终端,勘探结束。

至此,这群漂流的光子及其能量的“继承者”们的奇幻旅程总算结束。

在勘探到信号之后,中日科学家通过精确的核算与分析,反推出这些发生辐射的粒子的源头是一批超高能光子,其间24个能量逾越100万亿电子伏,逾越此前的勘探记载;其间,能量最高的达到了450万亿电子伏,是此前被勘探到的最高能光子的能量的6倍。

LHAASO:更强的勘探器

2018年6月,我国初步制作位于四川海拔4410米的稻城、占地1.36平方千米的“大面积高海拔国际线观测站”(LHAASO),估量耗资12亿元,现在现已建成一部分。LHAASO由多个广角空气切伦科夫勘探器、上千个地下的水切伦科夫勘探器、占地近8万平方米的地上的水切伦科夫勘探器和几千个闪烁液勘探器构成,可以用来勘探三个能量范围内的伽马射线和“国际线”。这个项目的活络度比羊八井勘探器的活络度高至少几十倍,将对超高能带电粒子和超高能光子的研讨发生更深远影响。

在不远的将来,我们将会看到更多更高能的光子漂流到我们地球。

在前往火星的旅途中,宇航员或许会遭到比地球居民高700倍的国际辐射,这使得火星之旅成为了“不行能的使命”在前往火星的旅途中,宇航员或许会遭到比地球居民高700倍的国际辐射,这使得火星之旅成为了“不行能的使命”

北京时刻7月8日音讯,据国外媒体报导,在前往火星的旅途中,宇航员或许会遭到比地球居民高700倍的国际辐射,这使得火星之旅成为了“不行能的使命”。

欧洲空间局(ESA)现已组建了一个跨学科的研讨小组,期望进一步了解太空辐射对人体健康的影响。在人类深化探究太阳系的过程中,怎么更好地维护宇航员,是国际各大航天组织要点研讨的课题之一。欧洲空间局的研讨人员正在为前往月球及更远太空的宇航员拟定危险攻略,他们还在试验室里测验生物样品、电子产品和抵挡人工国际射线的屏蔽资料。

据估计,宇航员在进行了6个月的火星使命之后,其遭到的国际辐射将至少到达总辐射剂量约束的60%。这一发现是依据欧洲空间局和俄罗斯联邦航天局协作进行的“火星微量气体使命卫星”的数据得出的。欧洲空间局召集了一个学术论坛,与会者都是致力于维护未来宇航员——将履行登月使命并前往太阳系悠远区域——健康的研讨人员,这些专家涵盖了生物学、医学、物理学和空间科学等多个学科,自2015年以来一向为欧洲航天局供给咨询。

即便在国际空间站上,宇航员因作业而遭到的辐射剂量也是航空公司飞行员或放射科护理的200倍即便在国际空间站上,宇航员因作业而遭到的辐射剂量也是航空公司飞行员或放射科护理的200倍

辐射物理学家表明,太空中一天的辐射量相当于地球上一年的辐射量,前往火星的使命需求几个月的时刻才干完结,依照现在的状况,在辐射的影响下,人类还无法前往火星,由于“不行能到达可接受的剂量约束。”

真实的问题是盘绕这些危险的巨大不确认性。咱们对太空辐射的了解有限,也不清楚其长时间影响。

地球大气层和磁场维护咱们免受国际射线的炮击。这些能量粒子以挨近光速的速度运动,可以穿透人体。不行猜测的太阳质子事情也能在短时刻内运送高剂量的辐射,对宇航员和航天器构成严峻损害。火星自身没有固定磁场,那里的大气也相对淡薄,无法为宇航员供给维护。

科学家以为,在长时间的太空使命中,国际射线炮击会添加宇航员患癌症的危险,对大脑、中枢神经系统和心脏构成危害,从而导致各种退行性疾病。此外,有报导显现,宇航员中早发性白内障的份额更高,而美国国家航空航天局(NASA)最近的双胞胎研讨结果显现,辐射露出可导致DNA损害和相应的基因表达改变,由此带来的健康危险还或许传递给子孙。

即便在国际空间站上,宇航员因作业而遭到的辐射剂量也是航空公司飞行员或放射科护理的200倍。因而,NASA一向在监测部分的太空气候信息。假如探测到国际辐射迸发,坐落美国德克萨斯州休斯顿的使命控制中心就会指示宇航员间断太空行走,转移到轨迹试验室中防护更高的区域,乃至调整空间站的高度,以尽量削减国际辐射对健康的影响。

怎么维护宇航员免受辐射损害的课题涵盖了生物学、医学、物理学和空间科学等多个学科

在曩昔7年里,欧洲空间局一向在运用分布在国际空间站周围的被迫辐射探测器制作轨迹试验室的辐射场。最近,欧洲空间局宇航员安在各自前往国际空间站履行使命时,都佩戴了一个移动辐射剂量计,以实时读取他们在太空中的辐射露出状况。

该研讨团队还将运用辐射探测器来确认宇航员在登月使命中遭到的皮肤和内脏辐射剂量。探测器将被放置在一个被称为“幻影”(phantom)的人体模型中,而这个人体模型将装载于NASA的猎户座飞船(Orion)上。依据NASA的方案,猎户座飞船未来将履行飞往月球的使命,随后凭借推力更大的运载火箭完成火星登陆,并飞往更悠远的太空。

欧洲空间局研讨团队提出的一个首要主张是,应该为前往国际空间站以外太空的宇航员树立危险模型,在其中大致给出辐射剂量限值的主张,该模型应该“在所有航天组织的同意下,为前往月球和火星的宇航员供给或许导致癌症和非癌症健康问题的危险信息”。

欧洲空间局还与欧洲的粒子加速器组织协作,在试验室中制造出国际辐射欧洲空间局还与欧洲的粒子加速器组织协作,在试验室中制造出国际辐射

此外,欧洲空间局还与欧洲的粒子加速器组织协作,在试验室中制造出国际辐射。经过用这种人工发生的辐射炮击生物细胞样本和不同类型的资料,研讨人员期望更深化了解国际辐射的影响,并开发抵挡国际辐射的最佳办法,这项研讨正在获得效果,内行星际使命中,锂是一种很有远景的辐射屏蔽资料。

坚持未来宇航员安全和健康的多学科作业仍在持续,空间辐射研讨跨过了整个生命科学和物理科学范畴,在地球上也有着重要的使用远景,欧洲空间局将持续高度优先支撑这一范畴的研讨。

地球磁场怎么维护咱们?

地球磁场是盘绕地球的一层电荷(蓝色),可以使从太阳宣布的带电粒子——即太阳风——偏转,就像一个护盾相同维护着地球生命 

地球磁场是盘绕地球的一层电荷,可以使从太阳宣布的带电粒子——即太阳风——偏转,就像一个护盾相同维护着地球生命。假如没有这个维护层,太阳粒子很或许会损坏臭氧层,而臭氧层是咱们抵挡有害紫外线辐射的仅有防地。

科学家以为地核是发生磁场的原因。当地球液态外核的熔融铁逸出时,就会发生对流运动,由此发生电流,从而构成磁场。这一假说被称为地核发电机理论。

细菌或许生活在火星外表的盐水中,白日枯燥脱水,但当火星夜晚降临,盐分从周围吸收了水分之后,细菌就能复生细菌或许生活在火星外表的盐水中,白日枯燥脱水,但当火星夜晚降临,盐分从周围吸收了水分之后,细菌就能复生

北京时刻7月3日音讯,细菌或许能在火星外表的盐水中存活,它们在白日枯燥脱水,但当火星夜晚降临,盐分从周围吸收了水分之后,细菌就能复生。

美国研讨人员初次证明,地球上的两种耐盐细菌可以在枯燥脱水后仅靠湿气从头补水,持续存活。这些发现不只暗示着在火星上发现生命的或许性,并且标明在人类登陆火星的进程,存在着将地球细菌带到火星构成污染的危险。

美国威奇塔州立大学、美国国家航空航天局(NASA)喷气推动实验室和科罗拉多州太空科学研讨所的研讨人员在盐水(50%的水和50%的硫酸镁)中培育了两种耐盐细菌,盐单胞菌(Halomonas)和海球菌(Marinococcus),两种菌株都是从华盛顿州的热湖和俄克拉荷马州的大盐平原(Great Salt Plains)取得的。

研讨小组将培育出的细菌放入一个没有空气的真空容器中,用吸水性化学物质浸泡两小时,然后用水或盐溶液将枯燥的水滴密封在梅森瓶中。

研讨人员发现,在一天之内,枯燥的细菌培育液中的盐现已从罐子里的湿气中吸收了满足的水分,构成了饱满的咸水状液体。

研讨人员发现,虽然一些细菌在枯燥和再湿润进程中逝世,但一般有超越50%的细菌存活下来,并成长到较高的培育密度,

威奇托州立大学的生物学家马克·施耐格特(Mark Schneegurt)说:“咱们的研讨初次证明,微生物在枯燥之后,只需要湿润的环境中从头湿润,就能存活和成长。

相似的进程或许每天都在火星外表发作,虽然火星外表非常枯燥,但在夜间湿度高达80%至 100%,然后跟着白日气温的上升而下降。“很有或许,火星外表的盐有时可以吸收满足的水,构成可以支撑微生物成长的盐水,”施耐格特教授说,“现在的研讨或许还有助于从头界说宜居带的构成,将寻觅生命的规划扩大到其他冰冻的星球。”

这项研讨还提醒,火星和其他冰封星球很有或许受到过“污染”。经过某些偶然事情,地球微生物来到了这些星球上,并存活下来构成微生物群(假如存在的话)。

这些发现不只暗示着在火星上发现生命的或许性,并且标明在人类登陆火星的进程,存在着将地球细菌带到火星构成污染的危险这些发现不只暗示着在火星上发现生命的或许性,并且标明在人类登陆火星的进程,存在着将地球细菌带到火星构成污染的危险

研讨人员在2019年6月20日至24日于旧金山举办的美国微生物学会年会上宣布了这项研讨的悉数成果。

科学家有哪些火星上存在生命的依据?

几十年来,对其他星球生命的探究一向吸引着人类,但科学家标明,实际或许不像好莱坞大片那么戏剧性。假如火星上存在生命,那它们很或许以细菌化石的方式呈现,科学家就此提出了一种寻觅火星生命的新方法。

以下是迄今为止最有期望找到火星生命的痕迹。

在寻觅火星生命时,科学家共同以为水是要害。虽然这颗赤色行星现在遍及岩石,养分瘠薄,水分被锁在极地冰盖中,但曩昔或许有水存在。2000年,科学家初次发现火星上存在水的依据。NASA的火星全球探勘者号(Mars Global Surveyor)发现了或许是流水构成的沟壑。现在,关于这些重复呈现的季节性斜坡纹线是否或许是由水流构成的争辩还在持续。

陨石

据报道,地球从前被34块火星陨石击中,其间3块被以为有或许带着火星上曩昔生命存在的依据。1996年,科学家在南极洲发现了一颗名为ALH 84001的陨石,它含有细菌样的化石结构。但是到了2012年,科学家得出结论,这种有机物质是由火山活动构成的,没有生命的参加。

生命痕迹

火星的第一次近距离特写是1964年的水手4号使命拍照的。这些开始的图画显现,火星地貌或许构成于气候愈加湿润的时分,其时火星或许是生命的家乡。1975年,海盗一号勘探器发射升空,虽然没有取得实质性成果,但它为其他着陆器铺平了路途。

现在,许多火星周游车、轨迹器和着陆器现已发现了火星地壳下有水存在,乃至偶然会有降水的依据。本年早些时分,NASA的“猎奇号”勘探车在火星一个陈旧的湖床上发现了潜在的生命根底物质。

盖尔陨石坑内35亿年前的基岩中保存的有机分子标明,其时的环境或许有利于生命的存在。据估测,其时的盖尔陨石坑或许具有一个相当于佛罗里达州奥基乔比湖巨细的浅湖。未来的火星使命方案将那里的样本带回地球,进行更完全的查验。

甲烷

2018年,“猎奇号”证明了火星大气中存在甲烷季节性急剧添加的现象。科学家标明,甲烷的观测成果为今日火星存在生命供给了“最令人信服的”依据之一。猎奇号的甲烷丈量时刻超越4年半(地球年),覆盖了火星3年的部分时刻。成果显现,火星北半球在夏末、南半球在冬末会呈现季节性顶峰。这些季节性顶峰的规划远远超出了科学家的预期。

天舟一号完成和第二次和天宫二号的对接,而这个过程对于以后空间站的工作有现实意义。

6月19日09点37分,在地面决策指导下,天舟一号绕飞试验开始实施。

  地面首先发送分离指令,天宫二号停控,对接机构解锁,两航天器分离。天舟一号按程序逐步撤退至后向5千米,并保持约90分钟。地面确认航天器状态正常后,发令控制天舟一号开始绕飞,从后向5千米绕飞至天宫二号前向5千米。在此期间,天舟一号完成偏航180°转倒飞,天宫二号完成偏航180°转正飞。

  绕飞试验完成后,天舟一号与天宫二号开始第二次交会对接试验。天舟一号离开前向5千米停泊点,逐步接近至前向30米,之后与天宫二号对接机构接触,完成对接试验。

  此次试验的顺利完成,巩固了航天器多方位空间交会技术,对于后续空间站工程建设具有重要意义。

 

 

无需地面支持人员,绕飞过程“全自主”!

 

 

  所谓全自主绕飞,就是专门为飞船自动寻找空间站对接口而发展的技术。

  绕飞是一种高难度的太空工作,需要飞行器进行多次变轨和姿态机动来完成。与神舟十号载人飞船在地面人员支持下进行的绕飞不同,此次天舟一号货运飞船绕飞过程中的制导、调姿及进入5千米保持点均是船上软件自主规划完成。

  “如果把神舟十号的绕飞比作是‘领着’小朋友学走路,那么此次货运飞船的绕飞则是‘看着’小朋友自己走路。”负责全自主绕飞技术攻关的中国航天科技集团公司五院502所货运飞船副总设计师张强说。

  此次货运飞船的绕飞以及在绕飞基础上的交会对接将为空间站建设积累更多的经验和数据,为未来复杂对接做准备。

 

 

具备空间站大吨位对接能力,对接机构完成第二次大考!

 

 

  本次货船对接机构相比较神舟系列飞船不同,可谓是改进型2.0版本,作为2.0版本的首飞产品,本次天舟一号飞行任务中的对接机构要面临三次交会对接的考验。

  “执行交会对接任务的对接机构有118个传感器、5个控制器、上千个齿轮轴承、18个电机和电磁拖动机构、数以万计的零件和紧固件。”来自中国航天科技集团公司八院805所的对接机构主任设计师邱华勇介绍说。

  如今,对接机构2.0版本已经具备空间站大吨位对接能力,同时也为在轨补加技术提供了关键支撑。

 

 

天舟一号飞行任务日志

 

 

  天舟一号飞行任务,是载人航天工程空间实验室飞行任务的收官之战,对于空间站工程后续任务顺利实施具有极为重要的意义,其任务涉及的火箭、飞船、空间实验室均为中国航天科技集团公司抓总研制。

  天舟一号货运飞船自4月20日成功发射升空后至今,已与天宫二号空间实验室完成两次推进剂补加和两次交会对接。未来,还将继续开展第三次交会对接(自主快速交会对接)和第三次推进剂补加。

 

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