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微博摘录1：超新星、江门中微子、五夸克态: 热度 7 caojun 2015-7-19 13:25; 2015-7-18 http://weibo.com/3223086795/CrGUeFXgg 科学上我们总是祈祷有 surprise ，探测器性能上总是祈祷别有 surprise 。不幸的是前者总没有，后者总有 2015-7-17 http://weibo.com/3223086795/CrzDSuhJh # 江门中微子实验 # 第 6 次合作组会结束， 13 个国家和地区的 150 名科学家参加了会议。新加入 3 个单位，合作单位达到 55 个。经过两年的研究，此次确定了探测器采用有机玻璃球作为 2 万吨液闪容器。在纸上画个直径 35 米厚 12 公分的球似乎没什么感觉，路上看到 11 层楼，比这楼还高的薄有机玻璃球壳，想一想都觉得壮观。 2015-7-17 http://weibo.com/3223086795/CrrZhEqN1 大规模杀伤武器找到了吗？ F. Close 在高能所主办的 2004 年国际高能物理大会上这样调侃炒得沸沸扬扬的五夸克态。小布什在伊拉克找了几年没找到，英国人借机讽刺了一把，同时祝贺了一堆鼓吹五夸克的人的 “ 创造性 ” ，包括诺奖 Wilczek 。没料到十一年后还真找到了，虽然质量差了 3 倍 LHC 新发现：五夸克态 http://t.cn/RL5cEvn （P.S. 正是因为他的这个玩笑，使我十一年后还记得他这个报告： http://ichep04.ihep.ac.cn/program.htm 页面搜 Close） 2015-7-16 http://weibo.com/3223086795/Cro5ZcnCf 2001 年日本超级神冈实验检修后重新注水，一个光电倍增管（ PMT ）破裂，引起连锁反应，大部分 PMT 相继爆裂，共损失 8 千个，价值 2400 万美元。 PMT 是能探测单个光子的真空器件，水中内爆会产生冲击波，引起殉爆。 # 江门中微子实验 # 将使用约 2 万个直径半米的 PMT ，项目组在 5 个大气压下水中内爆实验的高速摄影 2015-7-13 http://weibo.com/3223086795/CqY5Dmmuv 还有天宫上的暗物质探测器 2015-7-13 http://weibo.com/3223086795/CqWOppAWX 2015-7-12 天体物理学家 Colgate 的中文本应译成库尔盖特，如果不是因为他爸卖牙膏的话。 2015-7-12 http://weibo.com/3223086795/CqMjSvBM3 大质量恒星老去，生命最后一刻发出眩目光芒，令千亿颗恒星的星系为之黯淡。新一代恒星和行星在爆炸的灰烬中诞生，如太阳和地球。但冲击波本身无法点燃恒星外层。 1966 年高露洁和白提出中微子驱动的延迟爆发机制。探测爆发三阶段的中微子是验证的关键。 # 江门中微子实验 # 将成为最佳超新星中微子观测站。; 个人分类: 我的物理|4834 次阅读|8 个评论

江门实验中微子天文和天体物理学研讨会: 热度 2 caojun 2015-6-23 08:47; 正在我国广东省江门市建造的江门中微子实验(JUNO)是一个多物理目标的综合性实验。江门中微子实验除了可以利用反应堆中微子来确定中微子的质量顺序和精确测量中微子混合参数，还可以探测太阳中微子、来自银河系及邻近星系的超新星爆发产生的中微子和超新星背景中微子，对研究恒星演化和超新星爆发机制具有重要意义。另一方面，超新星爆发与众多天体物理学和宇宙学的基本问题紧密相关，如大质量恒星的演化、中子星和黑洞的形成、重核元素的合成、伽马射线暴和高能宇宙线的起源等。因此，江门中微子实验为我国的基础物理学、天文学和天体物理学研究提供了一个广阔的平台。为了加强国内各研究单位的学术交流与合作，深入探讨超新星中微子探测及其相关的粒子物理学、天体物理学和天文学意义，中国科学院高能物理研究所粒子天体中心、实验物理中心和理论物理研究室联合举办此次学术研讨会，欢迎您参加。会议的具体事项通知如下：会议时间：2015年7月10-11日（ 9日报到， 10、11日两天开会）会议地点：中国科学院高能物理研究所主楼C305 北京市石景山区玉泉路19号乙报名截止日期：2015年6月30日，请将会议回执发送给会议联系人，或在会议主页注册和提交报告 http://indico.ihep.ac.cn/event/5068/ 。会议不收取注册费，交通费和住宿费自理。会议联系人：陈丽邮箱： chenli@ihep.ac.cn 电话：010-88236147 手机：13910169332 组委会主席：王贻芳张双南邀请报告人：江门中微子实验简介 TBD 超新星中微子钱永忠 University of Minnesota 江门中微子实验探测超新星中微子周顺高能所伽马暴高能中微子张冰 University of Nevada 中微子与大质量恒星演化李焱云南天文台 IceCube 高能中微子的起源王祥玉南京大学伽马暴中心引擎与中微子辐射戴子高南京大学超新星非对称爆发与中微子王力帆紫金山天文台超新星爆发的探测研究王晓锋清华大学活动星系核与中微子黎卓北京大学江门中微子实验探测太阳中微子李玉峰高能所利用中微子研究太阳金属丰度问题唐晓东近物所 Pre-SuperNova at JUNO TBD 中微子振荡中的物质效应廖玮华东理工大学超新星中微子测量中微子质量陆稼书高能所; 个人分类: 我的物理|5543 次阅读|1 个评论

相对论的本貭是一种可压縮流的近似算法: 热度 8 yangxintie1 2014-6-1 08:04; 为什么相对论仅仅是一种近似算法？啥时相对论不能用？！为啥超光速研究可以用空气动力学数学模型 ? 1 为什么超光速研究可以用空气动力学数学模型 ? 超光速研究是一项对物理发展作用很大的探索研究。早在七十年代中科院数学所长秦元勋就提出超光速时洛伦兹变换要变号，要把（1－M2）^(1/2 )变成（M2 －1）^(1/2)，这里M＝V/C。 90 年代北师大曹盛林教授按照超新星资料拟合的曲线也吻合上面的结果。这正是空气动力学的性质。也是洛伦兹本人坚持的那个假设，即仅在密度不变的波动方程的运动方向加一个如上的系数变换。当时谁也没有想到，洛伦兹本人的这个变换得到的方程竟然是一个小扰动声学方程。现在刚被认可的暗能量研究,都是用 N-S 方程类似的方程来计算的。和空气动力学是类似的，唯一不同在于状态方程采取了密度不可变化的形式，因此和空气动力学算法一样，这样算完后要附加一个变换，把可压缩性加进去。力学家把它叫做压缩性修正变换，理论物理学称之为相对变换；或者更深奥一点，通过度规不变性的假设附加一个方程。这附加方程叫度规不变性。空气动力学方法唯一不同在于采用密度变化的状态方程，所以它可以不需要附加假设和方程得到同样结果。当然空气动力学以前也有一种近似算法，就是先按照密度不变的方程算一个“静止的结果” ，然后再加上密度改变所需要的变换。其实这些步骤都和变换的式子的主部都是和隐物质一样的，都是 X 方向缩短（1－M2）1/2；这在空气动力学里面叫做相似变换（哥劳沃变换，普朗特变换）。问题在于，力学家的办法是在状态方程上面引入可压缩性，而物理学家的办法是用了一个简单的状态方程，在最后的结果上要加一个简单的变换，就是尺缩变换！其实本来是一回事情。后者的办法于是在理论上就复杂了，它不但需要一个附加假设，而且需要把时间和空间都放到一个度规空间来考虑最小值问题，这个窟窿就撤得大了，至于后面闵可夫斯基空间以及度规不变性理论，其实都是这个变换换汤不换药的另一种数学描述，在庞大的数学张量描述后面掩盖的是到现在对一个很简单的问题，边界条件，以及得到结果的解释，还存在许多扯不清的悖论。让人最难接受的是那个简单的变换带来的达到光速质量无穷大，超过光速会有复数出现，于是跟随产生回到过去，穿越时空的假设。到现在还被物理学界的某些人作为一条不可逾越的法规。禁止任何想离经叛道的愚蠢人讨论。其实这些困难，在连续介质力学发展中也遇到过，音速点按照小扰动近似理论也是无穷大，拿亚音速的方程算超音速也有复数产生，称之为复特征线方法，气动设计手册上都介绍过他的算法。尽管按照复数处理的方法也是有的，但是力学家们没有一个人想到要建立时空来描述这一个物理现象。当然力学方面这些理论的发展从时间上远远落后于电磁理论的发展。这里要说一点历史，在力学缓慢发展出来这些新理论以后，不是没有注意它的特点，这两套数学描述之间太相似了，爱因斯坦其实也很关心流体力学，为些问题很认真的向搞空气动力学大师冯·卡门求教，向他询问，冯卡门也很推崇爰因斯坦，这个时候一个叫胡佩泉的中国学者正好在冯·卡门身边。而冯，卡门回答爱斯坦的问题的时候，他刚刚和钱学森在近似计真变换方法上有所突破，他们这个时候，力学家们正在追求V/C 更大的情况下的近似计算公式，这个公式就叫做冯·卡门－钱学森公式，从这个公式问世开始，力学家就不需要那个简单的尺缩公式和由此带来的超过波速时候出现的复数表达式了，尽管和超过光速出现虚数表达样，复数波动的特征线也用来计算流体的，但是确实没有起多大用，超波速的性质和理论不断的在深化之中。通俗一点说，理想流体可压缩流动的算法里面本来就含有尺缩变换，而现在的宇宙学理论家把真空或者隐物质的状态方程改成密度不可变的。所以他们的计算结果要考虑密度修正，算完以后还必须补上尺缩变换，这就是洛伦兹提出的“假设”，空气动力学家和工程师们不叫尺缩而叫做压缩变换，本质是一样的。猫叫个咪而已。但是彭加勒和爱因斯坦还多补了一点时间上的变换，从近似解的观点上也是可行的，但是他们把它叫做相对论了，更深奥一点，把它叫做度规不变性，成为一种时空理论。仅管电动力学的表达式近百世动，但是还是有人用电动力学耒求解超音速流体的激波，用推迟势的办法把激波方程波前进方向的导数的非线性因子搞到源项，这实际己揭示了两套方程的一致性，翻过来，本世纪初有个美国博士在吴介之的指导下从不可压NS方程推导了Maxwell方程。所以有很多理论基础上讨论已经给回到伽利略空间的可压缩性真空物质性作了铺垫，但是要拿相对论信服的依据。卢院士，上海大学刘高联院士就很关心这方面，已经去世了！太可惜了！其实钱学森，庄丰干，罗时均这些我国流体力学很多鼻祖都持怀疑相论和支持在这方面探索的观点.这些对力学工作者都不难，可以说是很顺手的。但是主流有不少人用两种事物速度量級不一样耒搪塞，有些武断发言的人甚至没有推导过这些方程，也不知道这些数学描述无量纲化后一样的含义。数学描述无量纲化后方程完全一样代表什么意思呢？它的含义具体来说就是有一样的规律，这个规律是不管实际物理量量级的差别的！可是可笑的是，那些用两种事物速度量級不一样耒搪塞的牛人并不是不知道这一点，他们已经不是在做学术争辩了。飞机导弹的设计用尺缩变换少说也有八十年了，现在还在用，但是从数学方法上把它和相对论等同起耒的声音很弱小，中国科学技术界有相当大一批同仁不被主流认可的学者，如中国航天的一些老总们，只好自己组织起耒，在严格的数理证明和实验认证两个方面进行求索，这在下一篇文章详谈。; 3408 次阅读|30 个评论

哪颗星星更遥远？天体距离测量方法浅谈: 热度 1 maqingping 2014-4-2 18:45; 对物体真实大小认识的准确性，取决于对距离远近认识的准确性。对古人来说，太阳和月亮比高山的顶峰高不了多少。因此，太阳和月亮就不会被认为是太大的物体。现代人认识到太阳到地球的距离为 1.496×10 8 公里，也就不难意识到太阳是很大很大的。我们看到天空中的太阳只有足球大小，并不能得出太阳的大小和足球差不多的结论。在这里距离的信息是十分重要的。当我们想测量空间中两点的距离时，如果我们能从一点移动到另一点，测量是很容易的。只要我们把量尺首尾相接的连续截取连接两点的线段，我们就可以得到两点的距离。当我们不能从一点移动到另一点时，我们必须想别的办法来测。一、视觉测量、声波或光波的传播时间一般说来，人们从日常经验可以粗略估计物体距离，房屋和人的高度是比较均匀的，如果我们知道房屋和成人在不同距离时的视觉形象大小，我们从房屋和成人的视觉形象大小可以推出其大致距离。用几何学的方法，如三角函数和相似三角形等方法，即使我们不能从一点移动到另一点，我们仍然可以测量两点之间的距离。如图8-14所示，我们想测量AB的距离，而我们又到不了B点。从三角函数我们知道，AB/AC=tg q ，通过测量 AC的距离和 ACB的角度 q ，我们可以得出距离 AB=AC* tg q 。在空气和水中测量两点之间的距离，我们可以用定向性很好的超声束（在空气中衰减很快，长距离不实用）来测量距离。用声速乘以发射和接收波的时间差的一半来确定距离。跟踪潜艇的声纳系统和海洋深度的测量就是用这一方法。在较远的距离上用光的发射和接收反射波的时间差来测量距离也是可行的，把反射镜放到月球上，可以用激光束的发射和接收时间差来测量地球和月球之间的距离。这一办法不能用于更远的星体，原因有以下几点： 1．很难把反射镜放到更远的天体上。 2．即使天体不需反射镜，激光束的能量太弱，到达遥远天体再返回后，信号太弱不能再被检测到。 3．即使反射回的激光束能被检测，对于十几万光年或几十亿光年外的天体，一次测量的时间可能超过人类的可能存在时间，并无现实意义。图8-14 利用几何方法测量距离二、视差我们可能都知道双眼视觉使我们能较好地估计物体离我们的远近，这是因为两眼的间距使它们对同一物体的视角略有不同。对越远的物体，这一视角差越小，我们对物体距离的判断就越不准确。如果我们从两个不同的位置观察不同物体，也会产生视角差，这一视角差与两个位置的间隔和物体的距离有关。如图8-15所示，当观察者A移动到B处，相对于远方背景， a 和 a ' 的角度明显不同，也就是说AC和AB之间形成一个角度， ABC=180 0 - a - b 。通过测量距离 AB和角 a 与 b ，我们就可以测量 CD的距离。视差的现象在日常生活中随时可见。随着我们走路，同一物体相对于远方背景的位置不断移动，这就是视差。距离越远的物体，视差越小。夜晚的月亮位置很少随着我们的运动而变，这是因为我们运动的距离（相当于图8-15中的AB）相对于月亮到地球的距离来说太小，不能产生肉眼可觉察的视差。AB的距离越大，利用视差测量遥远星体距离的结果就越准确。在地球上可能达到的AB间最大距离是地球绕太阳运转的轨道直径（椭圆长轴），视差角等于地球从轨道一侧到另一侧引起星体视觉位置移动角度的一半。即图8-15中角ACB的一半，P。视差角P越大，星体的距离越近。图 8-15. 远方物体的视差（Parallax）在天文学上，经常用秒差距（Parsec）表示具有一弧秒视差角的恒星的距离。1秒差距等于3.26光年，即3.09x10 13 公里。如果恒星的视差角P用弧秒表示，恒星的距离d用秒差距表示。则有d=1/p。当恒星的距离超过500秒差距时，视差角会变得太小，不能准确测量，视差测距的方法不再有效。三、光谱视差当天体距离超过500秒差距时，天文学家使用一种称为光谱视差的方法测量距离。光谱视差只是形象的说法，意思是用光谱比较的方法来实现视差在较小距离时的测距功能。在500到10,000秒差距内，恒星的距离可以借助于Hertzsprling-Russell（H-R）图来测定。H-R 图表示恒星的发光度（luminosity）与其光谱型的关系。图上的每一点代表一个已知发光度和光谱型的恒星。H-R图显示恒星的发光度与其光谱型是相关的。恒星的表面温度基本上决定了光谱中哪些谱线更明显。通过仔细分析恒星的光谱，天文学家可以得出其光谱型及对应的恒星分类，由此可根据H-R图得出恒星的发光度。通过恒星的发光度和视亮度，就可以计算出恒星的距离。在日常经验中，我们都知道灯越远，我们感到灯越暗。光谱视差实际上就是根据光谱型先估计出恒星的真实亮度，再比较视亮度与真实亮度来得出恒星的距离。四、造父 I型及超新星作为标准蜡烛测量星系的距离，因为星系太远光谱视差在大多数情况下也不能应用，所以不得不使用其它方法。我们刚说过光谱视差方法实际上是用光谱型找出真实亮度后，比较真实亮度与视亮度计算出恒星的距离。因此，只要我们能找出标准亮度的恒星，观测其视亮度，就能计算其距离。天文学家发现造父 I型变星的真实亮度与其亮度变化周期相关，测量其周期就可粗略知道其真实亮度，与其视亮度比较就可计算造父I型变星的距离。当远方星系中恒星的光谱型难以准确分析时，只要天文学家能观测到其中的造父I型变星的亮度周期变化就可以计算该星系的距离。用哈勃空间望远镜可以看到3000万秒差距（1亿光年）以内的造父变星。有些天文学家提出用超新星作为标准蜡烛来测量距离，假设超新星的真实亮度有一上限，从而可以估计出其可能的最大距离。在遥远星系中发现了超新星后，就可以根据超新星的视亮度估计出其距离的上限。这种方法的问题是，超新星的真实亮度有否上限尚不清楚，所取上限因此并不可靠，由此限定的最大可能距离必然也不很可靠。五、红移对于更远的天体，目前主要依靠测量其红移来估计。物理学上常提到的是多谱勒红移（Doppler red shift）。对于多普勒声波效应，我们都比较熟悉。当火车向我们驶来时，汽笛的音调比静止时高（即频率增大）。当火车离我们而去时，汽笛的音调比静止时低（即频率降低）。光的多普勒效应表现为当光源离我们而去时，光谱向红光端移动，当光源向我们运动时，光谱的谱线象蓝（紫）光端移动。红移 z= l 0 / l e -1 v/c, l 0 是接收的波长， l 0 是光源发射的波长， v 是光源的速度， c 是光速。上一世纪初，美国天文学家哈勃（Hubble，1929，1930）发现大多数星系有光谱红移现象，并且红移值与这些星系的距离成正比（这些星系的距离可由造父变星确定）。这种红移如果解释为多谱勒红移，那就意味着这些星系正在离我们而去，并且其退行速度与其距离成正比。因为天体离我们而去的速度与红移成正比，所以测量红移后就可计算其速度。有了速度就可以根据哈勃的速度-距离关系计算天体的距离。有趣的是，虽然宇宙膨胀的结论是根据星系红移是多普勒效应这一假设做出的，但是目前对星系、类星体退行速度所致红移的解释却不是多普勒红移，而是宇宙学红移。宇宙学红移是由于宇宙空间在膨胀，使天体发出的光波被拉长，谱线因此向红光端移动。宇宙学红移的解释依赖于宇宙膨胀模型，如果时间t的宇宙標度因子（scale factor of universe）为R(t),那么红移 z=R(t 0 )/R(t e )-1 R(t 0 )为时间 t 0 时的宇宙標度因子， R(t e ) 为时间 t e 时的宇宙標度因子； t e 是遥远星系发射光波的时间， t 0 是观察者接收光波的时间。宇宙標度因子是空间中共同运动（comoving，即没有相互运动）的两点之间距离随时间变化的比例因子。根据膨胀宇宙模型，空间两点之间即使没有相互运动，他们之间的距离也会因宇宙空间在膨胀而增大，不同时间的两点距离之比等于不同时间的宇宙標度因子之比 D(t)/D(t 0 ) =R(t)/R(t 0 ) D(t)为时间t时的两点之间距离。当红移较小时，其与退行速度基本呈线性关系。当红移较大时，其与退行速度不是简单的线性关系，不同模型在红移较大时给出相当不同的红移-速度关系。不少类星体有很大的红移，有关宇宙大小和宇宙年龄的不少计算都是根据大红移的遥远天体得出的。这些观测结果和结论的正确性取决于以下几点的正确： 1．类星体的光谱红移完全是或主要是由（宇宙膨胀所致）其退行速度引起的红移（虽然天文学家假设如此，但是很难证明或正伪）。 2．哈勃的速度-距离关系不仅适用于我们周围的星系，也适用于宇宙的“边缘”（天文学家假设如此，同样很难证明或正伪） 3．哈勃的速度-距离关系是可靠的。对于这几点都有一些持不同意见者，不过天文学和天体物理学的主流意见认为这些都是基本正确的。; 个人分类: 天文|3548 次阅读|4 个评论

[转载]超新星与宇宙射线: qujiangwen 2013-9-22 11:14; 新研究捕捉到银河系大规模超新星爆发痕迹 2013年02月25日 15:35:32 来源：新华网　　新华网东京２月２５日电　一个日本研究团队日前报告说，他们利用国际空间站日本“希望”号实验舱中的观测设备，首次捕捉到银河系中大规模超新星爆发的痕迹，这将为研究银河系的演变提供线索。　　综合日本媒体报道，这项新成果是由日本宇宙航空研究开发机构联合其他机构组成的研究团队获得的。借助“希望”号实验舱中搭载的全天Ｘ射线监视装置，研究人员观测到了距离地球约５５００光年处存在温度高达３００万摄氏度的气体。这片气体位于天鹅座附近，分布范围长达２０００光年，呈马蹄形。　　通过对来自这些气体的Ｘ射线进行详尽分析，研究人员发现其中含铁、氖等成分。根据气体的温度、分布范围等推测，这些气体应该是一颗质量是太阳几十倍的恒星发生超新星爆发留下的痕迹。爆发据推测发生在距今３００万至２００万年前。　　大质量恒星在其生命尽头因为没有足够的热量平衡中心引力，会使整个星体向中心坍缩，导致剧烈的爆炸，称为超新星爆发。据报道，本次捕捉到痕迹的超新星爆发规模达到通常超新星爆发的百倍，在银河系中每１０万至１００万年才会发生一次，是比较罕见的天文现象。 . http://news.xinhuanet.com/tech/2013-02/25/c_124385465.htm 宇宙神秘粒子或介入超新星爆发影响地球气候 2012年09月07日08:09 腾讯科学我要评论 ( 15 ) 苏格兰天体物理学家提出超新星爆发新理论，推测宇宙中存在一种新的标量粒子，行为与希格斯玻色子类似，在超新星爆发额外能量启动过程中起着重要作用。腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，日前科学家可能发现了宇宙中一个最大的谜团之一：恒星爆炸之谜，最初的解释为其中可能存在一种类似希格斯玻色子行为的粒子起着作用。来自苏格兰阿伯丁大学的天体物理学家查尔斯·王（Charles Wang）将在今年12月于欧洲核子研究中心对该理论进行验证，关于恒星爆炸之谜的最新解释在英国科学节上进行了宣布。如果该理论得到证实，那么科学家或许也可以从中预测未来全球变暖的趋势，因为根据恒星爆炸理论，地球的大气层也会受此影响。转播到腾讯微博目前宇宙中已知存在两种类型的超新星爆发机制转播到腾讯微博天体物理学家推测超新星爆发或由神秘基本粒子推动，在恒星内部启动额外的能量进程查尔斯博士认为未知的基本粒子与恒星爆炸事件存在联系，而恒星爆发事件对地球大气层温度升高也有着直接的联系。当一颗恒星爆炸后会产生大量的宇宙射线，其中某些宇宙射线在穿过宇宙空间后进入地球大气层，对天气系统构成影响。表观上认为宇宙射线对云层的作用使得大气层中聚集了更多的云量，在该理论推导的机制中，全球变暖可能被关联到天空中出现的并不频繁的恒星爆发事件。天体物理博士认为我们不能控制恒星的爆发，但如果我们能理解这个过程就能更好地预测未来几十年地球气候可能发生的变化。对于宇宙中的星系而言，平均一个地球年就会出现一次恒星爆发事件。这种类型的爆发具有强大的能量释放，可以认为是仅次于宇宙大爆炸的程度。在目前的天体物理理论中，恒星爆发也可以被称为超新星爆发事件，而现有的超新星爆发理论认为存在两种机制，一种为吸积伴星物质后导致核聚变失控爆炸，另一种为核聚变过程维持不了自身引力场而发生坍缩。超新星爆发原因仍然是宇宙中最大的谜团之一，使用当前的物理定律无法解开其中的奥秘。但苏格兰阿伯丁大学天体物理学家查尔斯认为新提出的理论表明超新星爆发机制中存在一种新的粒子，其行为类似于希格斯玻色子，该神秘粒子可能介入了核聚变停止而发生引力坍缩的超新星爆发类型。众所周知，恒星就像宇宙中一个巨型核电站，通过不可控的核聚变产生源源不断的能源，由两个轻核通过核反应形成一个轻核和一个较重的核，比如氘和氚在一定条件下发生核反应形成氦核和中子，该过程中将释放出大量的能量。恒星核聚变机制可以保证恒星的能量转换过程中依然保持着一定的压力，使得恒星不会变的过于“沉重”。当氦核在恒星核反应中形成后，就会进入下一个机制而形成氧、碳和铁等较重的元素，该过程中也会释放出大量的能量。更重要的是，进一步的能量释放发生在恒星内部靠近中央的区域，因此该理论一度被用于解释为什么超新星爆发时内部元素外翻速度超过了外层元素的逃逸速度。但后来科学家发生这个理论是不正确的，恒星中央核反应某些区域较大的能量释放并不是导致超新星爆发的推动力量。根据天体物理学家查尔斯的理论，超新星爆发机制中存在一种未知的标量粒子，该粒子同时也是宇宙中一种未被发现的基本粒子，其行为与希格斯玻色子类似。推测中存在的神秘基本粒子存在于恒星内部并起着关键作用，主要在恒星内部额外能量中产生影响，导致了超新星的爆发。探索宇宙射线源头：可能来自于超新星残余(图) http://www.sina.com.cn 2009年11月03日 14:40 新浪环球地理宇宙射线源头探索又向前迈进一步(图片提供：NASA, ESA, CXC, and JPL-Caltech ) 　　新浪环球地理讯北京时间11月3日消息，据美国国家地理网站报道，根据一支国际小组进行的一项新研究，恒星爆炸能够在太空中扮演超大功率粒子对撞机的角色，进而创造宇宙射线。宇宙射线实际上是指一直以来“轰击”地球的高能亚原子粒子。在这些轰击地球的微小粒子中，能量最大的相当于一个以时速98英里(约合每小时157公里)飞行的棒球。　　根据天文学家的发现，宇宙射线来自于距离地球遥远的星系内部。但由于行星和恒星等大型天体的磁场能够让亚原子粒子的飞行轨迹发生偏移，天文学家很难跟踪它们的确切源头。除此之外，星系本身的磁场也会将宇宙射线捕获，而后让它们飞来飞去，就像装在密封瓶里的苍蝇一样。　　一些天文学家表示，宇宙射线可能来自于超新星残余。这一理论认为，当一颗大质量恒星发生爆炸时，膨胀冲击波会对带电粒子产生推拉作用。这些粒子在超新星残余磁场内部弹跳，最终达到接近光速的速度并以宇宙射线的形式逃入星系。　　直到现在，这一理论仍很难加以验证，原因在于：我们无法跟踪银河系内的宇宙射线，同时也无法探测到在其它星系内部被捕获的宇宙射线。在超高能辐射成像望远镜阵列系统(以下简称VERITAS)以及费尔米伽马射线太空望远镜的帮助下，一支国际研究小组得以第一次发现能够证明“超新星源头论”的强有力证据。　　根据这一理论，星爆星系所拥有的宇宙射线数量超过类似银河系这样的正常星系。原因在于这种星系存在快速恒星形成区，更多超大质量恒星以超新星爆炸的方式结束自己的生命。研究过程中，这支国际小组重在搜寻光的最大能量形态——伽马射线。与宇宙射线有所不同的是，伽马射线不会受磁场影响，我们能够在地球上对此进行观测并准确跟踪其源头。　　研究小组成员、美国加利福尼亚州斯坦福卡维利粒子天体物理学与宇宙学研究所的基思·拜克托尔在2日举行的媒体吹风会上表示：“我们认为伽马射线来自于宇宙射线与星际介质的相互作用。” 　　正如所预计的那样，VERITAS小组发现来自距地球大约1200光年的星爆星系M82的伽马射线数量更多。费尔米伽马射线太空望远镜也同样探测到来自M82以及另一个星爆星系NGC 253的伽马射线。此外，后者还探测到来自银河系“小卫星”——大麦哲伦云恒星形成区的伽马射线。研究小组成员、华盛顿特区美国海军研究实验室的查尔斯·德默尔表示：“根据我们的发现，拥有更多超新星的星系同时也拥有更多伽马射线。” 　　但这一产生宇宙射线的过程只建立在确定的能量水平上。能量最大的宇宙射线可能来自于超大质量黑洞喷出的粒子流，但这一理论无法得到验证。研究小组成员、法国空间辐射研究中心的尤尔根·科诺德尔赛德表示，这一新发现为揭开宇宙射线源头之谜又向前迈进一步。(杨孝文) http://tech.sina.com.cn/geo/space/news/2009-11-03/1440105.shtml 宇宙射线可能由超新星爆炸形成日期：2009年11月09日 var str='';if(str!=){document.write(来源：);}else document.write(来源：科技部); 来源：科技部据美国太空网11月4日报道，一组国际研究机构的最新研究结果认为，宇宙射线可能由超新星爆炸形成，而恒星爆炸就犹如太空中的大功率粒子对撞机。此项研究的参与者之一、美国加利福尼亚州斯坦福卡维利粒子天体物理学与宇宙学研究所成员表示，伽马射线应来自于宇宙射线与星际介质的相互作用。　　所谓宇宙射线，指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流，一直以来以高能亚原子粒子“轰击”着地球。在这些轰击地球的微小粒子中，最大者的能量相当于一个时速98英里（约合每小时157公里）飞行的棒球。　　当宇宙射线到达地球的时候，虽然会有大气层来阻挡住部分的辐射，但射线流的强度依然可能对空中交通产生一定程度的影响。而广受国际社会关注的全球变暖问题，甚至生物物种的灭绝与出现，都被某些科学家怀疑与宇宙射线有关联。　　其实，自1912年德国科学家发现这种来自地球以外的穿透性极强的射线以来，大量研究就围绕其产生原因而展开。但宇宙射线来自距离地球遥远的星系内部，而行星和恒星等大型天体的磁场能够让亚原子粒子的飞行轨迹发生偏移，天文学家很难追踪到其确切源头。　　关于宇宙射线产生源头的假说之一“超新星源头论”认为，当一颗大质量恒星发生爆炸时，膨胀冲击波会推拉带电粒子。在超新星残余磁场内部，这些粒子做弹跳运动，最终达到接近光速的速度并以宇宙射线的形式逃出星系。不过该理论之前一直无法加以验证，直到此次的国际小组借力于超高能辐射成像望远镜阵列系统(VERITAS)及费米伽马射线太空望远镜，着眼于不会受磁场影响、亦能够在地球上进行观测的伽马射线，最终成功地探测到距地球大约1200光年的星爆星系M82、另一个星爆星系NGC 253以及大麦哲伦云恒星形成区，发现拥有更多超新星的星系同时也拥有更多伽马射线。　　就目前来看，这一验证过程只建立在确定的能量水平上。但参与该研究的法国空间辐射研究中心的尤尔根·科诺德尔赛德认为，这一新发现为揭开宇宙射线源头之谜又向前迈进一 http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/200911/t20091106_74067.htm 神秘高速高能宇宙射线之谜：来源超新星残骸(图) http://www.chinadaily.com.cn/micro-reading/dzh/2013-02-18/content_8283486.html 超新星遗迹中的加速质子为宇宙射线起源 http://tech.qianlong.com/33443/2013/02/21/3402@8515451.htm 美确认宇宙射线由质子组成来源：科技日报 2010年07月03日00:36 搜狐微博 ( 0 ) 我来说两句 ( 0 ) 复制链接打印大中小大中小大中小 if(sohu.cmtBlogSW == true){$(cmtBlogA).style.display = none;} 　　本报讯美国研究人员在最新一期《物理评论快报》上报告称，他们使用位于犹他州的高分辨率蝇眼阵列望远镜，确认高能的宇宙射线由质子组成。　　美国的高分辨率蝇眼探测器（HiRes）位于犹他州盐湖城西的沙漠中，使用高分辨率的蝇眼探测器，科学家确认，在每个原子核中发现的带正电的成分（质子）组成了宇宙射线，而之前，科学家并不能确认这一点。　　犹他州立大学的一名研究人员表示，该HiRes探测器采用立体观测技术，甚至能够探测这些外来的宇宙射线的方向。　　宇宙射线起源于银河系外部，是宇宙中一种具有相当大能量的带电粒子流。在现代物理学发展史中，宇宙射线的研究占有重要的地位，许多新的粒子都是首先在宇宙射线中发现的。宇宙射线研究已经成为探索宇宙起源、发展历史、天体演化、空间环境等科学之谜的极为重要的途径。　　（刘霞）media_span_url('http://www.stdaily.com/kjrb/content/2010-07/03/content_204443.htm') http://it.sohu.com/20100703/n273253073.shtml 专家：中国SARS疫情最迟明春结束不会再爆发 http://health.enorth.com.cn/system/2003/06/11/000577037.shtml; 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[转载]欧空局首次探测到来自超新星的放射性钛: crossludo 2012-10-27 15:16; 欧空局首次探测到来自超新星的放射性钛据物理学家组织网近日消息称，利用欧洲空间局（ESA）的γ射线望远镜，研究人员首次直接探测了来自超新星残骸1987A的放射性钛。这是在超新星内发现钛-44的第一个确凿证据，其放射性衰变被认为在过去的20年间持续为恒星爆炸的残余提供能量，而新的数据扩大了人们对大质量恒星生命最后阶段的认识。研究结果以论文形式发表在英国《自然》杂志上。大质量恒星的“暴死”就是超新星爆发。这种罕见天象在过去的1000年间只被人类发现过3次，而超新星1987A的发现就成为20世纪最大的天体物理事件之一。这也是因为当时已有400年间没出现有过肉眼就能看到的超新星；且1987A所在的大麦哲伦星云距地球仅16万光年，属于毗邻星系，十分便于观测；而1987A也使人类首次直接侦测到超新星爆发出的中微子，引发了随后的一系列辉煌探索。现今，该超新星遗迹可算是最被人类深入研究的天体之一。 1987A残余星核的辐射，一直被认为可能源于爆发所产生的放射性钛元素。现在，科学家利用欧洲空间局的γ射线望远镜，以超过1000小时的观测第一次证明了这一点：正是超新星残余含有的钛-44辐射出了高能X射线。论文的第一作者、俄罗斯科学院空间研究所的谢尔盖·格日宾涅夫称，钛-44不但存在且“库存”量巨大，以致能够担任超新星残余的“动力源”，这是20年来关于此的首个确凿证据。而据他们得到的数据分析，所有的钛-44 总质量约为我们的太阳质量的0.03％，该值已接近理论预测的边界，其全部产生于1987A的前身恒星核心刚刚坍缩后不久。 1987A的前身估计重约18个太阳质量，其死得可谓突然而剧烈。研究类似1987A的超新星非常重要，美国哈佛·史密森天体物理中心的罗伯特·科什纳曾解释说，爆炸恒星会产生碳、铁等重元素，形成了新恒星和星系，甚至提供着人体的重要原料，如人类血液之中的铁。2007年的数据显示，这颗1987A抛出的放射性铁元素，质量已相当于2万颗地球。; 个人分类: 博览视界|1080 次阅读|0 个评论

超新星的失败和伟大 (The failure and glory of supernova): sunymor 2012-3-23 17:21; 神游期间，分享一下精彩的视频: http://vimeo.com/38910919 iframe src="http://player.vimeo.com/video/38910919?title=0amp;byline=0amp;portrait=0" width="400" height="225" frameborder="0" webkitAllowFullScreen mozallowfullscreen allowFullScreen/iframepa href="http://vimeo.com/38910919"Supernova 2012aw in M95/a from a href="http://vimeo.com/adamblock"Adam Block/a on a href="http://vimeo.com"Vimeo/a./p 希望你们能看到, 会发现三千八百万光年远的M95中的超新星, 它的亮度达到了背景上银河系内普通恒星的水平,看照片倍数和亮度,我估计那些恒星视星等大约10. 根据视星等(m)和绝对星等(M)的计算公式: M=m+5-51og(r), r为距离地球距离, 单位为秒差距(1秒差距=3.262光年) 此超新星绝对M=10+5-5log(38000000/3.262)= -20.33 背景恒星距离地球估计大约100光年，也就是100/3.262=30.656秒差距，输入公式换算得到如果把那个超新星放到银河系这些恒星的位置的视星等为-18，也就是又一个小太阳诞生（太阳视星等是－26.8等），光强还是次要的，有毒的离子射线不知道比温和的太阳要强烈多少倍，这样的超新星爆发一般会并且如果维持个一周到几个月，地球上的生物面临巨大的生存和进化洗礼。这样的爆发也许会毁灭人类，但也可能不是坏事儿，因为这是一次集中的自然诱变，促使生命更多样化的进化。另外你知道吧，我们所有在元素周期表铁后面的金属，包括金银等贵金属，都是在超新星爆炸的熔炉中诞生的，我们其实每天都在触摸这种宇宙历史，荣誉感油然而生。; 3520 次阅读|0 个评论

一周太空图片：150光年的超新星余孽: zhenghaoran 2012-3-1 13:42; 据美国国家地理网站报道，美国“国家地理新闻”网站刊登了过去一周的最佳太空图片，包括展现侏儒星云、火星沙丘、超新星残余、太空中看到的日偏食以及“机遇”号火星车等在内的精彩图片纷纷榜上有名。 1.超新星残余在芬兰拍摄的一幅长曝光照片，展现了金牛座中的大型超新星残余Simeis 147的丝状结构。这个不断膨胀的气体尘埃云距地球大约3000光年，长度大约在150光年左右。天文学家认为形成Simeis 147的恒星爆炸所发出的光在大约10万年前第一次抵达地球。 2.侏儒星云照片由哈勃太空望远镜拍摄，刚刚对外公布，展示了环绕船底座伊塔星双星系统的侏儒星云的球根状区域。船底座伊塔星在19世纪发生的被称之为“大喷发”的事件中亮度增加。根据天文学家的研究，这个双星系统中体积较大的恒星质量极大并且非常不稳定。19世纪的“大喷发”喷射的物质形成了这个哑铃形星云，这一事件可能是较大恒星以超新星爆炸结束自己生命的一个先兆。 3.火星沙丘美国宇航局火星侦察轨道器拍摄的一幅照片，刚刚对外公布，展示了火星上的沙丘，波纹中出现明亮的霜。拍摄这幅照片时，火星南半球正值秋末，二氧化碳霜刚刚开始在朝向极地地区的斜坡上积聚。科学家正对这些沙丘进行观测，希望随着火星南部进入冬季，他们能够在沙丘中发现冲沟等变化。 4.猎户座星云 19日，摄影师马修-迪特里奇在美国宾夕法尼亚州匹兹堡拍摄了这幅猎户座星云照片。猎户座星云由和尘埃和气体构成，是一个恒星形成区。这个星云距地球大约1500光年，是悬挂在猎户座腰带上的“佩剑”一部分。天文爱好者能够在晴朗的夜空中观赏到这个星云。 5.太空行走 2月16日，俄罗斯宇航员奥列格-科诺年科和安东-什卡普列罗夫进行太空行走，执行国际空间站的修理和升级任务。在6小时15分钟的太空行走中，两人在一条伸缩吊臂上工作。这条伸缩吊臂用于移动空间站外部的大型组件，将于2013年更换。此外，他们还在空间站外面安装了一个新的科学试验设备，收集“星辰”号服务舱隔热材料的样本进行分析，检查是否发生生物学污染。 6.星空守望者美国宾夕法尼亚州的樱桃泉国家公园，一名星空守望者站在车辙中，注视着夜空中的黄道带光。黄道带光是一个暗淡的“光锥”，从黄道一带的地平线升起。黄道是一条假想中的线——太阳系的平面——代表太阳和行星在空中的移动路线。照片中，金星和木星清晰可见。黄道光由内部行星——水星、金星、地球和火星之间的尘埃颗粒反射和散射阳光形成。 7.“机遇”号火星车 “机遇”号火星车2011年12月的自拍像，由于太阳能电池板上的尘埃，这辆火星车似乎经过伪装。这幅图片由“机遇”号的全景照相机拍摄的几幅照片拼接而成。此时，“机遇”号正准备经受第五个火星冬季的考验。被尘埃覆盖的太阳能电池板致使“机遇”号发电量降低，导致这辆火星车的机动性受限，只有在冬季过后或者尘土被风吹走后才能恢复正常。 8.日偏食 21日，美国宇航局的太阳动力学观测卫星拍下了这幅照片。当时，月球在太阳前方穿过，遮住了太阳部分区域，形成日偏食。不过，此次日偏食只有在太空中才能观赏到。发生日偏食时，月球暂时遮住太阳的一个活跃区。这一区域向太空喷射强紫外线。日偏食可帮助科学家确定这个活跃区喷射出多少能量。 (文/ 新浪环球地理 ); 656 次阅读|0 个评论

谈谈2011年物理诺贝尔奖：成功的道路很多条: 热度 7 fouyang 2012-2-16 09:18; 通常我们谈到物理诺贝尔奖的工作，都有“望尘莫及”的感觉，因为那些工作很多包含了理论或实验方法的重大创新，只有“内功”深厚的物理学家才可能做到。但是读完２０１１的得奖工作，我不禁想问：真的只有“天才”或幸运儿方与诺贝尔奖有缘吗？２０１１年的物理诺贝尔奖的一半颁给了美国的佩尔马特（ Saul Perlmutter ），另一半由澳大利亚的施密特（ Brian P. Schmidt ）和美国的里斯（ Adam G. Riess ）分享。这三位物理学家领导了两个实验团队，通过观测遥远的超新星发现了宇宙的加速膨胀。关于这个得奖工作，中国天体物理学家陈学雷写了一篇很好的科普： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=3061do=blogid=493335 我强烈建议对有关物理感兴趣的读者去看一看。在这里我就不重复那些精彩的故事和引人入胜的物理原理了，而是非常简单地介绍一下这个工作的内容。宇宙加速膨胀是宇宙学中一个重大课题。它提示了“暗能量”的存在。而“暗能量”是广义相对论中的一个概念。它与引力的作用相反，能引起宇宙的膨胀加速。这听起来是很艰深专门的理论。但这个得奖工作实际非常简单易懂：它就是测量了遥远的超新星的距离和退行速度。人们很早就发现，有一类超新星（１ａ型），因为其生成原理，它们的亮度都一样。所以就可以用来作为“标准烛光”，也就是说，由于本体亮度是已知的，观测到的亮度就可以换算成距离。而这种超新星非常亮，所以我们能看到非常遥远的星体。通过观测这些超新星的亮度（反映距离）和频谱红移程度（反映退行速度），我们就能得到宇宙膨胀的速度。由于这些遥远的星体代表了过去的时间，通过观测在不同距离上星体退行的速度，就能得出宇宙膨胀速度随时间的变化。以前流行的宇宙学理论认为，在“大爆炸”以后，万有引力会减慢宇宙膨胀的速度。至于最后宇宙是否由膨胀转为收缩，则取决于总质量。但是这两个团队的超新星观测却发现，宇宙膨胀不是减慢，而是加速了。这就支持了当时还处于初级阶段的“暗能量”理论。当然“暗能量”的存在及其理论基础广义相对论目前都只是多种宇宙学理论的选项之一，其中还有很多悬而未决的重大问题。但“宇宙加速膨胀”这个发现对于宇宙论的巨大影响已经是定论了。由于超新星的出现持续时间很短而且不可预测，以前很难收集足够的观察事件。而佩尔马特首创了“成批观测”的方法。他先用比较小型的望远镜观察大片天空，比较几个星期前后的图像来发现亮度增加的超新星。因为几率的原因，这种方法总能找到一些候选者。所以他就有足够的理由预订大型望远镜（包括哈勃空间望远镜）的使用时间来进行追踪研究。后来别人又发现了超新星本身亮度与其亮度变化时间尺度的关系，从而可以修正本身亮度的不同，使得可用的观察数据大大增加。施密特小组也通过统计分析找到了通过光谱分析来修正宇宙尘埃吸收造成的亮度偏差的方法。这两个小组在最后数据分析中，也通过种种佐证和分析排除了一些误差的可能，并仔细标定了由此测得的宇宙参数的误差范围和置信度。最后，由于他们得出的“膨胀加速”的结论是如此出乎意外，只有当两个小组独立得出同样结论时才被学界接受。从历史上看，在三十年代发现超新星时，人们就考虑将之用于“标准烛光”。 1979 年有人定量地证明，使用当时的望远镜技术就可以在合理的时间内收集足够数据解决宇宙膨胀速度变化的问题（当时大家关心的不是暗能量而是宇宙膨胀减速的现象）。八十年代初发现了 1a 型超新星的亮度更加稳定，这条路就更有希望了。 1989 年丹麦科学家报告，经过两年的努力找到了第一个遥远的 1a 型超新星。佩尔马特小组于 1988 年开始了他们的工作。开始并不顺利，到 1992 年才找到他们的第一颗超新星。但后来在 1994 年他们想出了“成批观测”的方法，数据收集速度就大大加快了。 1995 年他们发表了第一批结果（当时还没有包括暗能量非零的结论）。也在 1995 年，佩尔马特与同事提出，根据别人在 1992 年发表的公式，由超新星的测量结果可以分别定出宇宙质量与暗能量。而在 1997 年他们发表了完整的数据和数据分析。而施密特小组从 1994 年底开始测量，也很快积累了他们的数据。在 1998 年，两个小组分别报道了结果，指出宇宙常数等于零的模型不符合观测结果。可见，这个工作虽然在物理上有重大意义，但工作本身并不需要对宇宙论的深刻理解，而主要是借助已有的想法和结果。当然他们在测量仪器，测量方法和数据处理上做了大量工作，包括发现超新星的一些规律并用之来修正观测数据提高精度。这些工作中，有的也是很好的物理，但不是得奖的领域——宇宙学。那么他们得奖只是“命好”吗？当然不是。首先，他们选择了一个具有重大物理意义的题目。虽然他们并未预料到会发现宇宙膨胀加速的现象，但通过测量遥远星体的退行来推算宇宙膨胀速度的变化（当时预料是减速），从而决定宇宙的未来是否会由膨胀转为收缩，也在宇宙学上具有重大意义。而当时超新星研究的进展为解决这个问题提供了一条新路。其次，在一开始这个工作看起来是希望渺茫的。当时的丹麦科学家团队在两年中只找到一颗１ａ型超新星，而且还错过了测量其亮度的时机。佩尔马特小组开始工作后，经过四年才发现第一颗超新星，经过六年才发表第一批结果。在开始工作十年以后，他们才得到足够的数据而能提出结论。而他们能够锲而不舍并争取到资助机构和自己的团队的长期支持，也与他们对于这个工作之重要性的坚信不移分不开。八十年代以来，天文观测所用的仪器和数据处理工具飞速进步，而且功能更强大的望远镜，包括第一台空间望远镜“哈勃”和至今最大的科克（ Keck ）望远镜也在那个阶段投入使用。这也给他们工作的成功创造了更好的条件。宇宙学历史上另外两项得奖工作，也值得在这里提出来比较一下。“大爆炸理论”的被接受，很大程度上得益于１９６４年宇宙背景辐射的发现。这个工作使潘夏斯（ Arno Penxias ）和威尔森 (Robert Wilson) 分享了１９７８年一半的诺贝尔物理奖。潘夏斯和威尔森是贝尔实验室的科学家。他们原来是想用一台退役的卫星地面站天线来观测银河系中的某些辐射源。但在调试仪器时，他们发现噪声水平比预想的稍高。经过一年多的反复测试，甚至还专门清洗掉了天线上的鸽子遗留物，还是找不到这个“超标”噪声的来源。后来一个偶然机会他们听说了普林斯顿一个研究组关于宇宙起源的理论，才把那不到三度的“超标”噪声与宇宙起源挂上了钩，从而为“大爆炸理论”提供了有力证据。而２００６年得奖的工作，也是关于宇宙背景辐射的测量。借助 NASA 的“宇宙背景探测”（ COBE ）卫星，他们测量了背景辐射角度分布的精细结构和红外光谱。前一项测量揭示了宇宙早期的量子涨落，而它是星系产生的原因。后一项工作显示背景辐射的光谱与黑体辐射非常吻合。这就给出了背景辐射与其他物质相互作用强度的一个上限。这次得奖的两位研究者斯母特 (George F. Smoot) 和马瑟（ John C. Mather ）都是从研究生时代就对锁定背景辐射这个物理问题，而且借助气球和飞机进行了大量测量并不断改进自己的仪器。１９７４年他们通过竞争被选入 NASA 的宇宙背景探测（ COBE ）卫星项目。１９８９年卫星发射，他们在１９９０年发表了结果。这是个近二十年的努力，主要的挑战也是测量仪器。比较这两项工作，虽然一个是“有心栽花”一个是“无心插柳”，但都是通过高超的工程努力，解决了重大的物理问题。诺贝尔奖所奖励的是工作结果的意义，而不是付出的努力。所以有的得奖工作是“十年磨一剑”，有的纯粹是运气，大多数是介于两者之间。然而从科学家个人的角度来看，一个关键的问题是：“我怎样能做到别人所做不到的工作？”其答案可能有很多种。天才，努力，运气等都是其中的因素。“以人为镜”，看看超新星观测的工作，想想他们的长处在哪里，对我们自己也不无帮助。诺贝尔本身是可遇不可求的事。做科学不应该以诺贝尔作为最终的追求。这里只是用诺贝尔来标志一类科学工作：它的意义不限于这个发现本身，而是会影响到其他很多人的研究方向和方法。当然，也不是说只有作出“重大意义”工作才是好科学家。日常的，渐进的发现对于科学进步也有着重要意义。一个科学家还是应该以好奇心作为最终动力。这篇介绍，只是对这一类工作中的某几个例子所作的一些观察和思考。如果你把这类工作作为“成功”的目标的话，也许可以从中得到些启发。有关博文：石墨烯的传奇： 2010 年诺贝尔物理奖介绍 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=309766do=blogid=423262 对称破缺之美： 2008 年物理诺贝尔奖工作介绍 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=309766do=blogquickforward=1id=488650 诺贝尔物理奖介绍 2007 ：巨磁阻和自旋电子学 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=390041; 个人分类: 学海无涯|10998 次阅读|13 个评论

[转载]星星訴說的祕密──介紹二○一一年諾貝爾物理學獎: syfox 2011-12-23 17:45; 有人說世界將毀於火焰，有人說世界將毀於冰寒…… （譯註） ■ 宇宙的命運終將如何？如果本年度諾貝爾獎得主所想的沒錯，那麼世界或許會結束在一片冰寒之中。今年的諾貝爾獎得主仔細觀察了遙遠星系中數十顆爆炸的恆星，也就是所謂的超新星（supernova），而他們所得到的結論是，宇宙的膨脹正在加速中。編譯 | 汪芃這項發現讓這些諾貝爾獎得主自己也大吃一驚。他們觀測到的現象，就像把一顆球拋到空中，結果發現球不但沒掉回地面，甚至還以越來越快的速度消失在空中，彷彿重力不足以扭轉球的拋擲軌道，而整個宇宙目前的狀態正像如此。圖1：世界越來越大。 140億年前，大霹靂（the Big Bang）發生，整個宇宙開始膨脹，但過了幾十億年，擴張的速度便趨緩了。然而後來膨脹又開始加快，一般咸信這是暗能量造成的。暗能量最早只構成宇宙的少部分，但宇宙中的物質隨著膨脹而稀釋，暗能量所佔的比例也就越來越高了。宇宙膨脹的速度越來越快，這暗示整個太空結構中存在著一股未知的能量，正將宇宙往四面八方推開。這股「暗能量」（dark energy）構成宇宙的絕大部分，佔了百分之七十以上，而且神祕費解，稱得上是當今物理學領域中最大的謎團。因此，一九九八年時，兩個研究團隊分別做出類似的研究結果，宇宙論深受撼動的程度也就不難想像了。這兩個團隊其中之一是「超新星宇宙學計劃」（Supernova Cosmology Project）研究團隊，這項計畫當時已進行十年，早自一九八八年便開始了，計畫主持人正是索歐．珀爾馬特（ Saul Perlmutter）。而布萊恩．施密特（ Brian Schmidt）率領的則是另一個團隊，他們在一九九四年底展開一項研究計畫，與珀爾馬特的團隊互較高下，這項計畫名為「高紅移超新星搜尋團隊」（High-z Supernova Search Team），而亞當．瑞斯（ Adam Riess）是其中一大功臣。這兩個研究團隊相互較勁，搶著早一步勾勒出宇宙的面貌，他們用的方法是設法找到最遙遠的超新星。所謂超新星，即太空中爆炸的恆星。科學家想了解這些超新星和我們之間的距離，以及它們遠離地球的速度，進一步窺探宇宙最終的命運。這些科學家希望找到一些跡象，證明宇宙的擴張正在趨緩，也就是冰與火最後將達到某種平衡；然而他們觀測到的結果卻恰恰相反──他們發現，宇宙竟然正加速膨脹中。圖2a：一閃一閃亮晶晶，哪裡才有小星星？越來越大的宇宙新的天文發現把舊有的宇宙觀徹底顛覆，這已經不是史上頭一遭了。就在區區一個世紀以前，世人還認為宇宙平靜安詳，且範圍大約只有我們的銀河系這麼大，宇宙的鐘滴答規律地走，永恆而不滅。然而這樣的觀點很快便徹底扭轉。二十世紀初，美國天文學家亨麗愛塔．勒維特（Henrietta Swan Leavitt）發現了一個測量遙遠恆星距離的方法。當時，女性天文學家不得使用大型望遠鏡，卻常被交派分析照相底片的麻煩差事，勒維特便因此觀察了數千個脈動的恆星，即「造父變星」（Cepheids）。她發現恆星的光度越高，脈動週期也就越長，便用這項原理算出了造父變星的本質亮度（intrinsic brightness）。而星星的亮度越小，就代表距離越遠，因此只要知道某一顆造父變星有多遠，就能藉以推算出其他造父變星的距離。從此，一個可靠的標準燭光誕生了，天文學家有了造父變星的輔助，很快便了解到，原來銀河系只是一個星系，而宇宙中還有無數個這樣的星系。到了一九二○年代，天文學家利用當時全球第一大的美國加州威爾遜山（Mount Wilson）望遠鏡進行觀測，發現幾乎所有星系都正離我們遠去。當時這些科學家正在研究光源遠離時所產生的一種「紅移」（redshift）現象，也就是當光線的波長被拉長，波長變大，光的顏色便會越偏紅色。這項研究的結論是，各星系距離我們和距離彼此都越來越遠，且散得越遠，移動的速度就越快，這就是我們所知的哈柏定律（Hubble’s law）。因此，我們的宇宙越來越大了。圖2b：標準燭光的亮度穩定不變，是測量恆星距離不可或缺的指標。宇宙常數的建立和推翻而這項太空觀測成果之前早有理論預測出來了。一九一五年時，愛因斯坦（Albert Einstein）發表了廣義相對論（General Theory of Relativity），建構了我們今天的宇宙觀。根據這個理論，我們的宇宙不是在縮小就是在擴大。這個令人不安的結論早在威爾遜山觀測結果出爐前的十年就已經出現，宇宙竟然不是靜態的，這點連愛因斯坦自己也無法釋懷，因此他為了避免得到宇宙正在膨脹的解，在方程式中加進一個常數，他稱之為「宇宙常數」（cosmological constant）。愛因斯坦後來認為加進這個宇宙常數是天大的錯誤。然而後來隨著一九九七和一九九八年間的觀測結果（也就是本屆諾貝爾獎所表揚的研究成果）出爐，我們已經可以下結論：愛因斯坦提出的宇宙常數雖然出發點不對，但確實是個了不起的見解。發現宇宙正在擴張是個劃時代的里程碑，開創了現在大家普遍相信的論點：宇宙是140億年前大霹靂的產物，時間和空間都始自大霹靂，而在那之後，宇宙便一直膨脹，而正如同蛋糕裡的葡萄乾在烤箱中會不停膨脹，由於宇宙擴張，各星系之間的距離也就日益增加了。但最後究竟會如何？超新星──測量宇宙的新方法愛因斯坦後來放棄了宇宙常數，臣服於「動態宇宙」的觀點，並指出宇宙的幾何形狀將形塑它最終的命運。宇宙究竟是密閉還是開放的？或是介於兩者之間──宇宙會是平坦的嗎？如果我們的宇宙是開放宇宙（an open Universe），那代表宇宙中物質具備的重力不夠大，無法阻止宇宙膨脹，因此宇宙中的物質會日漸稀釋，宇宙會變得越來越大、越來越冰冷空曠。而另一方面，如果我們的宇宙是封閉宇宙（a closed Universe），那代表宇宙中含有夠強的重力，足以停住甚至逆轉宇宙的膨脹，如此宇宙最後將會停止擴張並往回縮，走向一個炙熱狂暴的終點，也就是所謂的「大崩墜」（Big Crunch，也稱『大坍縮』或『大擠壓』）。然而絕大多數宇宙學家卻傾向相信所謂的「平坦宇宙」（a flat Universe），這個宇宙觀比較簡單，可以用漂亮的數學公式佐證。平坦宇宙的擴張會日漸趨緩，因此宇宙將不會毀於火焰，也不會滅於冰寒。只可惜這不是我們能選擇的，因為如果宇宙常數存在，宇宙將會持續加速膨脹，即使宇宙是平坦的也一樣。本年度的三位諾貝爾獎得主原本想測量的是宇宙減速（cosmic deceleration），也就是宇宙的擴張日益趨緩的過程。他們用的觀測法其實和六十幾年前的天文學者相差不多，也就是找遙遠的恆星，測量這些星星移動的狀況。但這方法說起來簡單，要實行卻不容易。從勒維特的時代以來，科學家早已發現許多其他的造父變星，其中也不乏距離更遠的，然而問題在於，現在這兩個研究團隊需要觀測的距離非常遠，隔著這幾十億光年的距離，我們根本觀測不到造父變星發出的光。我們得尋找更亮的標準燭光。而恆星爆炸後形成的超新星，就搖身一變成了新的標準燭光。自一九九○年代以來，我們的地面和太空望遠鏡都越來越精良，電腦科技也日新月異，這些都成了突破的契機，有助將宇宙的面貌勾勒得更為完整，而其中最關鍵的就是電荷耦合裝置（CCD，charge-coupled devices）。電荷耦合裝置是感光的數位影像偵測裝置，發明人正是榮獲二○○九年諾貝爾物理學獎的威里亞德．波伊（Willard Boyle）和喬治．史密斯（George Smith）。爆炸的白矮星天文學家的新法寶是一種特殊的爆炸恆星──Ia超新星（Type Ia supernova）。單單一顆Ia超新星，就能發出和整個星系一樣強的光線，亮度可維持數週。這類超新星是白矮星（white dwarf）爆炸所形成的，白矮星是一種密度極高的衰老恆星，質量可比太陽，體積卻可能和地球差不多大，而它的生命週期走到盡頭便是爆炸。一顆恆星將核心的能量耗竭後就會變成白矮星，內部所有的氫氣和氦氣都已在核反應過程中燃燒殆盡，只剩下碳和氧氣。我們的太陽在遙遠的未來也會這樣衰老冷卻，邁向死亡，成為一顆白矮星。假使有一顆白矮星是雙星系統的一部分，它的生命尾聲就更驚險刺激了，而這情況還算常見。這種白矮星的強大重力會把伴星（companion star）的氣體抽走，但這顆白矮星的質量增加到1.4倍太陽質（solar mass）量時，就再也無法保持完整，內部溫度會變得極高，會開始產生失控的熔合反應，只消幾秒鐘，這顆白矮星便會碎裂四散。圖3：超新星爆炸。白矮星的重力把伴星的氣體吸過去了。|白矮星的質量增加到太陽質量（solar mass）的1.4倍時就會爆炸，變成Ia超新星。這些核融合（nuclear fusion）產物在爆炸後的幾週會放出很強的輻射，然而接下來就會逐漸減弱，幾個月後會完全結束，所以想找超新星，手腳一定要快，因為劇烈的爆炸正如同曇花一現。在我們可見的宇宙中，每分鐘大約會出現10個Ia超新星，但宇宙何其大，一般而言，在一個星系裡，每一千年只會出現一個或兩個超新星爆炸。二○一一年九月時，我們很幸運地觀測到一個超新星，位於北斗七星附近的一個星系中，亮度很高，用一般的雙筒望遠鏡就能看到。但其實大多數超新星距離我們遙遠多了，因此亮度低很多。所以，我們究竟該何時仰天遠望、又到底該望向何處？出人意表的成果這兩個彼此較勁的研究團隊都明白，他們得在浩瀚蒼穹中尋找遙遠的超新星，而不二法門就是比較同一處天空在不同時間點的影像，這塊天空的範圍如果我們把手伸長比劃，約只有指甲般大小而已。第一張影像得在新月之後拍攝，接著隔三週再拍攝第二張影像，再晚的話星光就會被月光遮蔽了。然後研究人員便會比對這兩個影像，看看是否能找到小亮點，如此很可能就能找到遙遠星系中的超新星──而這在電荷耦合裝置影像中不過是一個小小的像素而已。為避免局部失真的干擾，研究人員只用可見宇宙三分之一以外距離的超新星。研究人員還得解決許許多多的其他問題。首先，Ia超新星其實不如他們原先所想的可靠，因為爆炸後亮度減弱的過程其實比預估的要來得長。再者，他們還得先扣除超新星所在的宿主星系（host galaxy）發出的光，才能得出超新星本身的亮度。此外另一項重要任務則是確保得到的亮度準確無誤，因為星星和我們之間的星系際塵埃（intergalactic dust）會影響星光的亮度，如此計算超新星的最大亮度時便可能受到干擾。尋覓超新星的任務除了挑戰科學和科技的極限之外，實際的工作流程也是一大考驗。科學家得先找到適合的超新星，接著必須測量出超新星的紅移及亮度，然後配合長期分析所得到的光變曲線（light curve）數據，如此才能和其他已知距離的同類超新星做比較。整個研究團隊要在短時間內迅速決定某顆星是否值得觀測，他們得同時用好幾座望遠鏡進行觀測，必須準時獲得使用望遠鏡的許可，延誤不得；申請使用望遠鏡的程序一般常得花上幾個月，但研究人員的動作要快，否則超新星很快便會黯淡消失。在這過程中，兩個競爭的研究團隊還默默打過幾次照面。圖4：超新星1995ar（超新星1995ar）。研究人員比較天空中同一小塊範圍相隔三週測得的兩次影像，結果在第二個影像中發現了一小塊光點！接著，他們進一步觀測光變曲線，確認這個光點是Ia超新星。Ia超新星能發出和整個星系差不多的強光，且所有Ia超新星的光變曲線都一致；大部分光線都會在頭幾週散發殆盡。（如圖表所示）這整個過程中可能出的差錯不計其數，這兩個研究團隊一度也認為自己真的出錯了，因為他們測到同樣令人訝異的成果：他們共找到50個遙遠的超新星，而每一個超新星的亮度都比預估的還低，這和他們原先想像的不同。如果宇宙膨脹的速度已經逐漸趨緩，那超新星應該會亮一點才對。然而這些超新星卻越來越黯淡，它們隨著所處的星系加速遠離我們。因此研究成果出乎意料：宇宙膨脹並沒有減緩，反而還加速了。從現在到永恆圖5：驚人發現。一九九八年十二月，《科學》（Science）雜誌將「宇宙加速膨脹」選為「年度十大科學突破」之一，在這期雜誌封面上，愛因斯坦凝視著他的宇宙常數。而如今，這個宇宙常數再度站上宇宙學的主舞台。所以，究竟是什麼力量在驅使宇宙加速膨脹？這個力量正是暗能量。暗能量是物理學中的一道難題，至今無人能解。一些學者都曾提出相關假說，而最簡單的做法，就是沿用愛因斯坦提出又自己推翻的宇宙常數。當年愛因斯坦為了得出靜態宇宙，便在他的方程式中加入一個反重力的宇宙常數，以抵消宇宙中物質的重力。而如今，這個宇宙常數的存在卻反倒解釋了宇宙加速膨脹的現象。顧名思義，「宇宙常數」是恆常不變的，不會隨著時間改變，因此幾十億年來，隨著宇宙膨脹，物質越來越分散，重力也隨之稀釋，暗能量在宇宙中所佔的比例就越來越高了。科學家說，在宇宙的歷史中，宇宙常數很晚才出現，大約是五六十億年前，而上述現象正是原因，因為在大約五六十億年前，宇宙中物質的重力才終於減弱到比宇宙常數還小，而在那之前，宇宙膨脹確實處於減速的狀態。宇宙常數很可能源自真空。但根據量子物理學（quantum physics），宇宙的真空並非真的空空如也，而是像一鍋煮沸冒泡的量子湯，物質和反物質的虛粒子（virtual particles）在湯裡不斷冒出又消失，如此便會釋放出能量。然而用最簡單的方法估算暗能量的結果，卻跟科學家在宇宙中實際測得的暗能量有很大的差別，整整大了10 120 倍，因此理論和實際觀測到的現象之間仍存在一道鴻溝，科學家至今仍無法解釋。10的120次方有多大呢──地球上所有沙灘的沙粒加起來甚至不到10的20次方。或許暗能量根本不是恆定的，而會隨著時間改變；也或許宇宙中存在一個不定期產生暗能量的未知力場，物理學中確實有很多這樣的力場，物理學家把這些力場合稱為「第五元素」（quintessence，此字源自希臘文）。第五元素能使宇宙加速擴張，但只偶爾才會作用。如此看來，我們將永遠無法預測宇宙的命運。無論暗能量究竟為何，這股能量似乎確實存在。它確實能幫忙拼湊出宇宙的面貌，替物理學家及天文學家解答了長久以來的疑惑。依照目前學界的共識，宇宙中約有四分之三是暗能量，其餘則是物質，但一般的物質，也就是構成星系、星星、人類及花朵等的物質只佔全宇宙的百分之五，其餘全是所謂的「暗物質」，目前我們仍一無所知。暗物質是奧秘宇宙中另一道難解的謎題。暗物質和暗能量一樣，是看不見的，因此我們只能藉由暗能量和暗物質產生的效果來分辨這兩者──暗能量負責推，而暗物質負責拉，這兩者除了名稱裡都有「暗」這個字，其他全無共通之處。圖6：我們的宇宙。這項發現意味全宇宙有四分之三都由人類幾無了解的暗能量所構成。暗能量和同樣未知的暗物質（dark matter）加起來共佔宇宙的百分之九十五，而剩下的區區百分之五才是我們熟悉的一般物質，構成星系、星星、花朵以及人類。因此，二○一一年諾貝爾物理學獎得獎主的發現，幫助人類看見一個有百分之九十五都是目前科學無法解釋的宇宙。從今而後，一切又充滿各種可能了。 – 譯註：這兩句詩摘自美國詩人佛洛斯特（Robert Frost）於一九二○年出版的詩作〈火與冰〉（Fire and Ice）。; 个人分类: 学习|2250 次阅读|0 个评论

[转载]又一颗超新星的前身星被确认: pxdywjqw 2011-11-17 16:21; 又一颗超新星的前身星被确认超新星是指行将死亡的恒星 ( 学术上称为 : 某超新星的前身星 ) 突然爆发的事件。它是如此猛烈，在数天之内超新星的亮度可与数百万个太阳集合在一起相当。为了理解大质量恒星的后期演化过程，关键是要辨认和研究：超新星爆发前相应的前身星。不幸，这类资料相当缺乏。截止到 2009 年初，唯一被辨认的个案是超新星 SN 1987A 。它位于大麦哲伦星云中，距地球 160000 光年；它的前身星叫做 SK-69°202 ( 桑达利克，天球赤纬南 69°) ，是一颗蓝色超巨星。最近，来自以色列魏茨曼科学研究院的 A. Gal-Yam 等，在 Nature 上撰文报告，辨认了超新星 SN 2005gl 的前身星—— NGC266_LBV 1 . 在 2007 年 9 月 26 日，研究者使用哈勃太空望远镜观察 SN 2005gl 的爆发位置，发现点辐射源 NGC266_LBV 1 （此前，在 1997 年哈勃太空望远镜的档案资料图片上， NGC266_LBV 1 处于 SN 2005gl 爆发的精确位置，并且曾经是一颗质量巨大、非常明亮的蓝色变星）不再可见。按照标准的恒星演化模型，处于上述蓝色变星阶段的恒星不应该爆发。另外，超新星 SN 1987A 的前身星 SK-69°202( 蓝色超巨星 ) ，它的演化过程也不符合当时的理论预言。从这个意义上说，进一步的观察以及恒星演化理论的修正是十分必要的。在望远镜发明之前，在我们银河系内，被确认观察到的超新星至少有 8 颗，其中 SN1054 （中国宋代给出了最详尽的观测记录） , SN1572 （第谷发现） , SN1604 （开普勒发现）最为著名。在开普勒以后，天文学家没有在银河系内再观察到超新星。但是，对超新星的观测与研究，大大推进了现代天文学的发展，它所涉及的领域包括：光学天文学以及与射电、 X 射线、 γ 射线、中微子天文学的交叉，重元素核合成与放射衰变，星际物质与恒星形成，中子星和脉冲星等等。（戴闻编译自 Nature 458 (2009): 865 - 867 ）; 1756 次阅读|0 个评论

[转载]超新星中微子实验：科学家称时间旅行有可能: 热度 1 wangdefei 2011-10-9 07:11; 腾讯科技讯据国外媒体报道，古怪神秘的中微子再一次让粒子物理学家感到迷惑，在此之前，粒子物理学家发现来自太阳中微子实际测量的流量与理论模型之间存在较大偏差，这就是著名的“中微子缺失之谜”，中微子的缺失使得物理学家不得不思考当时认定的标准太阳模型是否存在问题。接着，空间中微子探测器发现宇宙中中微子存在震荡的现象，三种不同类型的中微子在宇宙空间中可相互转换，尽管我们之前认为中微子是没有质量的，像光子一样，但是修改后的标准模型可使得中微子具有质量。而在1987年爆发的超新星事件中，地球上多处监测到提前三个小时抵达地球的中微子。现在看来，神秘的中微子又出现了一项更加神秘的性质。根据前不久，位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心的粒子物理学家研究报告中提到：在中微子震荡跟踪实验中，得出了一个令人吃惊的结果，超级质子同步加速器产生的高能中微子束打入中微子震荡跟踪仪中，发现中微子以超光速运动，这个时间提前量与实验误差来得大，也就是说，即使扣除实验误差，中微子也可以超光速运动。该实验最明显体现了中微子看似可以违反爱因斯坦的狭义相对论，并导致对宇宙航行是否可以超光速的思考。我们知道，就算是光子也要服从不可超越光速的限制理论，但是现在看来中微子似乎比较特别。使得粒子物理学家觉得，这些理论好像并不适用于它们。而欧洲核子研究中心将17GeV能级的中微子由超级质子同步加速器击中数百公里外的位于意大利中部的中微子震荡跟踪仪，实验测量中微子速度为每秒30.0006万公里，约为每秒18.6万公里，这个速度稍稍快于光速。欧洲核子研究中心位于瑞士日内瓦与法国接壤的边境上，该中心也是世界上最大的粒子物理研究实验室，本次实验中由该实验室的超级质子同步加速器发射大量的中微子击中730公里(453 英里)之外的意大利中部的格兰萨索（Gran Sasso）国家实验室中微子震荡跟踪仪。用于接收中微子的装置由15万块铅板和感光膜组成。为了精确测量中微子运动的速度，就必须精确测量加速器与传感器之间的距离以及中微子所用的时间。欧洲粒子物理学家测量的中微子运行时间比理论上光速运动到相同距离所花的预定时间快了60.7纳秒，中微子震荡跟踪仪（传感器）实验室发言人，物理学家安东尼奥（Antonio Ereditato）介绍说：这完全是个意外的结果，我们希望测量中微子的速度，但是没想到发现了如此特别的东西。同样是在欧洲核子研究中心，粒子物理学家们最近也在寻找关于希格斯玻色子的踪迹，将会有越来越多的数据被整合起来，加州理工学院的物理学家肖恩卡罗尔（Sean Carroll）认为：我们目前在实验中得出的结论或多或少可能受到宇宙空间差异性的影响。只要有大量数据重复实验下，统计中的误差才可能消失。而在中微子超光速实验中，粒子物理学家进行了6个标准偏差的结果，实际上只要有5个标准偏差就能说明这个发现并不是由误差产生，应该说该实验研究人员的报告关于误差分析室令人影响深刻的。换句话说，中微子超光速现象可能不是一个随机的统计误差。对于中微子超光速的发现，正如著名的物理学家卡尔萨根所说：非凡的结论需要有非凡的证据，物理学家安东尼奥认为：每当你接触到这些宇宙中基本的定律，都需要更加谨慎，这也是为什么研究小组花了半年的时间，多次检查他们的数据分析结果，如果其中有一个问题，那得出的结论就很可能不成立。研究报告中也肯定了两点，第一，这是一个非常有趣的、潜在的特别令人兴奋的结果，第二，这个结果有可能随着时间的推移被证伪。即使是中微子震荡实验中研究团队也不完全相信他们的结果是正确的，而他们都是粒子物理学领域世界一流的科学家。其实，类似中微子超光速现象并不是欧洲粒子物理研究中心首次察觉，早在2007年，位于美国明尼苏达州的MINOS高能物理实验中，也观察到中微子出现抵达时间比光速还快的现象，当时费米国家实验室的物理学家约瑟夫（Joseph Lykken）认为：“实验装置存在不确定性，对这个结果尚无定论。而且测试的方式相当“混乱。比如，欧洲核子研究中心的一束质子束，并产生了中微子，但是我们不知道哪些质子是对应产生哪些中微子。这就使得很难统计中微子抵达的时间，虽然欧洲核子研究中心认为他们可以进行整体性的统计，但是这个方法还有待进一步检验。” 然而，对于欧洲核子研究中心的发现，还存在着另一种反对的意见：位于弗吉尼亚州的威廉玛丽学院粒子物理学家马克舍尔（Marc Sher）认为：从某种意义上说，关于中微子超光速现象的实验已经完成。我们可以检测来自超新星1987A的中微子，在1987年大麦哲伦星云中出现的一次超新星爆发前三个小时，地球上多台中微子探测仪同时接受到中微子爆发的信号，但是，这并不是就可以认为中微子速度超过光速，相反，它们能够直接穿过在死亡恒星周围的壳层，而光子则会以一种机制通过。天体物理学家对此计算表明，超新星1987A中微子观测中出现的三个小时的时间延迟被认为是中微子比光子提前释放，然而，粒子物理学家马克舍尔以及其他物理学家也曾指出，如果欧洲中微子超光速现场结果是真实的，这就说明这三个小时的延迟就是一个很好的证明。关于“超新星中微子”实验已被我们知晓，而马克舍尔怀疑欧洲核子研究中心在中微子超光速计算中存在问题。美国俄亥俄州立大学的研究人员约翰（John Beacom）认为：针对欧洲核子研究中心的结果，比较超新星1987A的中微子探测结论可能不是一个最好的主意，显得毫无意义，因为我们不能精确了解这些中微子的速度以及它们具有的能量、距离等参数。如果要对欧洲核子研究中心的结果进行确认，最好要进行交叉检查，同时探索在伽玛射线爆发中出现的高能中微子。而典型的伽玛射线爆发持续的时间很短，从一两秒钟到数秒不等，较短的时间尺度是一个非常明显的特征。我们可以使用更加复杂的模型来屏蔽来来自背景信号中的低能态中微子，并且还应该注意时间框架的选择。正如物理学家马特施特拉斯勒（Matt Strassler）对此评论到：欧洲核子研究中心的结论并不意味着爱因斯坦的狭义相对论就是完全错误的，而时间旅行和更发达的超光速通信技术也将成为可能。即使是直接参与研究的意大利中微子震荡实验的粒子物理学家也并没有说他们的发现就已经可以推翻爱因斯坦。在过去的几十年内，物理学家们都在认真研究相对论的基本原则，探索是否存在与相对论相反的物理现象。从狭义相对论中推到出来的洛伦兹共变性则是时空的一个关键性质。科学家也正在研究洛伦兹不变性，也许对中微子的研究而言是一个很好的方向。狭义相对论中最核心的宗旨便是任何一个人，不论选择何种参照系，所测量出光速的速度都是相同的，这也是为什么时空不断膨胀过程中，光速保持不变。从欧洲核子研究中心的结论看，也许这个情况并非如此，那么狭义相对论应该做些调整。虽然这对现代物理学而言，是个坏消息，但是有物理学家认为，这可能是一个扭曲的额外时空维度的一个标志。这些额外维度是量子引力论中的一个关键要素，它可以提供中微子以一种快捷的方式运动，使得中微子的运动速度比光速快，哪怕只是快了一丁点儿。或者，某些处于高能态的中微子确实运动得比光子还快一点儿，而这些假想中的粒子都在上个世纪60年代已首次提出，这些粒子最大的特点就是运动的速度能超过光速。然而，这些观点已经被1985年在物理学家阿兰乔多斯（Alan Chodos）、阿里豪瑟（Ari Hauser）和阿兰科斯塔莱茨基（Alan Kostalecky）提出的论文中被证明是错误的。具体来说，他们通过预测证明如果一个中微子与另一个未知的量子真空区域发生相互作用，这些中微子的运行速度就能够超过光速。在这个背景下，任何物体的运动速度都限制在光速之下看来也不一定。可能中微子的运动速度比光速更快点。对于中微子超光速现象的论证，该实验必须能进行重复实验。现在，欧洲核子研究中心的粒子物理学家们正在寻找分析系统误差可能导致的错误，而其他中微子实验室争先恐后地进行重复性实验，比如费米实验室也开始自己的计划，不论对中微子震荡实验结论被证实或者证伪，都是个重大的发现。在此期间，认为狭义相对论乃至现代物理学将面临崩溃是不恰当的。 http://www.soudoc.com/bbs/thread-8867793-1-1.html; 2313 次阅读|1 个评论

超新星与暗能量的发现－－今年诺贝尔物理奖工作的介绍: 热度 56 陈学雷 2011-10-5 02:14; 今年的诺贝尔物理奖授予了三位在发现宇宙加速膨胀的研究中做出杰出贡献的学者： Perlmutter, Schmidt 和 Riess. 应该说，由于这项工作无可争辩的巨大重要性，几年来他们一直是获奖的热门人选。但是，导致宇宙加速膨胀的暗能量是什么仍是一个未解决的问题，而相关的许多理论和观测还处在研究的前沿，存在许多疑问和争论，诺贝尔奖评委会素有稳重、保守的传统，所以我原以为他们还要再过若干年才会获奖。因此，作为一名宇宙学研究者，我为他们今年获得这项殊荣感到非常高兴。 Perlmutter, Schmidt 和 Riess 是因为对超新星的研究而获奖的。超新星的概念是 1934 年由茨维基和巴德提出的。他们猜测当一些恒星寿命结束时将会塌缩，然后发生爆炸，其亮度可达到十亿甚至百亿个太阳的亮度，巴德和茨维基也观测到了一些超新星。后来发现，其实有两种不同的超新星，一种是茨维基最早提出的核塌缩超新星，另一种其爆炸机理不同，现在一般认为是白矮星（质量比较低的恒星比如太阳在燃尽核燃料后就会变成白矮星）从其伴星中吸积物质，到一定程度后发生核爆炸。有趣的是，茨维基和巴德最早观测到的超新星都是后面这种他们所未曾想到过的类型，被称为 Ia 型超新星。图1：超新星遗迹Cas A. 由于超新星很亮，可以在宇宙中很远的地方看到，因此可用来研究宇宙学。特别是，白矮星有一个质量上限，称为钱德拉塞卡质量，大约是 1.4 个太阳质量，白矮星发生超新星爆炸时大多都比较接近这个质量。既然这时白矮星的质量都差不多，就有理由认为，其爆炸时的亮度可能也差不多。这样， Ia 型超新星就有可能作为“标准烛光”来使用：假定所有超新星的“绝对亮度”也就是本身的亮度相等，那么根据观测到的一颗 Ia 超新星的视亮度，就可以推测它到我们的距离。另一方面，我们还可以观测到这些超新星的光谱，从中测出超新星的“红移”。比如，一条原来在 615 纳米的谱线，经过红移后变为 1230 纳米，那么我们就说这个超新星的红移 z=1, 因为观测到的谱线长度是原来的 (1+z) 倍。如果我们把测到的超新星的红移和距离一一对应起来，我们就可以画出所谓哈勃图，不同的宇宙学模型的哈勃图是不一样的，因此用这种办法，可以测出宇宙到底是什么样的。图2：这是 Perlmutter 等人 1998 年发表的超新星哈勃图，横坐标是红移，上面一图的纵坐标是星等（越暗星等越大），几条曲线是不同宇宙学理论的预言。下面图则是与理论的偏离。尽管上面叙述的这种办法原则上讲很简单，但实际做起来并不容易。首先是要发现超新星。尽管我们上面说超新星非常亮，但放在浩瀚的宇宙之中，也只是微弱的一点。下面的图演示了一个超新星的发现图像：你可以看到，它非常微弱而不起眼，经过两次放大之后也并不容易在图像上看出来。发现它的办法是，把两个同一天区但在不同时刻拍摄的照片叠放在一起，用后一张减去前一张，从二者之差发现可能变亮的候选目标。这样找到的候选者还不都是超新星，还有一些别的东西，比如星系中心的活动星系核有时会变亮，太阳系中的小行星有时会正好飞到这里，等等。在进一步观测排除这些其它东西后，才能找到超新星。这进一步的观测包括用多次不同时刻的观测得到超新星亮度随时间变化的曲线（光变曲线），以及拍摄超新星的光谱以测定红移。光谱观测比照相观测更难，往往需要更大的望远镜，而且需要在超新星最终变暗以前进行。图3：SCP组演示如何通过比较法找超新星的图 1980 年代中期，一些丹麦的天文学家开始试图寻找这些宇宙中的遥远超新星，经过长达 2 年的搜索，他们才找到了第 1 颗超新星，后来他们又发现了一颗，但终因发现的过少而放弃了。由于很难发现超新星，再加上对超新星是否真是“标准烛光”持怀疑态度，许多天文学家当时对这类研究抱悲观态度。也是在这一时期，劳伦斯伯克利实验室(LBL)的一组物理学家开始对搜寻超新星产生了兴趣。这一小组的传奇的创始人 Luis Alvarez 兴趣广泛。他本人因为高能物理实验（气泡室）方面的工作获得诺贝尔奖，但他更为公众所知是因为提出小行星撞击地球导致恐龙灭绝的理论。这一小组中的 Carl Pennypacker 和 Rich Muller 开始进行超新星研究，发展了一套在图像中自动搜索超新星候选者的软件。他们利用澳大利亚的 3.9 米望远镜进行了一段时间的搜寻，但是一开始他们失败了，并未找到任何超新星。后来， Pennypacker 转而从事科普，而 Rich Muller 本人受 Alvarez 关于恐龙灭绝研究的影响，转向研究气候变化和全球变暖问题——其实他关于超新星搜寻的工作也是与寻找“复仇之星”（ Nemesis) 相结合的。古生物学家发现历史上的生物大规模灭绝存在周期性， Muller 认为可能是由于太阳有一颗红矮星或褐矮星伴星即复仇之星，当它沿周期轨道接近太阳时，其对小行星轨道的扰动就容易导致小行星撞击地球。 Muller 的弟子 Perlmutter 的研究一开始就是寻找这颗复仇之星。后来，Perlmutter接掌了超新星项目。有趣的是，尽管 Rich Muller本人在宇宙学领域工作的时间不长就离开了，但他有两个弟子后来因为宇宙学研究得到了诺贝尔奖：研究 CMB 的 George Smoot 2006 年获奖， Perlmutter 今年获奖。 Perlmutter 接掌这项工作正是在项目最困难的时期：他们未取得任何成果，连一颗超新星都没能发现，而与澳大利亚人的合作也到期结束了。这一项目是否还能进行下去？伯克利以及美国的资助机构在认真的评估后决定继续予以资助。 Perlmutter 工作专注，被认为是可以挽救这一项目的人选。他们还是得到了经费，造了一台 CCD 相机安放在西班牙加纳利群岛的一台望远镜上，作为交换他们可以使用这一望远镜进行超新星搜索。Perlmutter也很努力，为了对发现的候选超新星进行后续观测， Perlmutter 会给全世界各处天文台的望远镜打电话，恳求正在使用望远镜的人帮助他进行观测。早期超新星研究的一大困难在于如何保证找到超新星并拍摄到其光谱。这里除了技术上的困难外，还有获得望远镜观测时间的困难。现代的天文望远镜都是由许多天文学家共用的。一位或一组天文学家要用望远镜，需要写一份建议书，说明自己的科学目标和观测方法，经过同行评议后，由望远镜时间分配委员会根据评议结果决定分配多少时间。这样，大型望远镜的观测时间表一般早就提前一年或半年定下来了。而在发现超新星之前，人们很难预先申请到这些观测时间，发现超新星后往往只好临时借用别人的观测时间进行后续观测，这很难保证获得大量数据。 Perlmutter 发展了一套“批处理”的方法：他们每隔一个月，用观测条件最好的无月夜拍摄大片的星空，并立即与以往的观测进行比较，找出可能的超新星候选者，这样第 2 天他们就可以获得一批超新星候选者样本，然后再用 Keck 10 米望远镜等大望远镜进行后续光谱观测。恰好超新星的光变周期是几个月，因此这一方法非常有效。由于一次可以得到多个超新星候选者，也就可以申请到大望远镜的观测时间。用这种办法， Perlmutter 领导的研究小组（称为超新星宇宙学计划 Supernova Cosmology Project, SCP) 开始发现大量的超新星。伯克利的SCP 小组由物理学家组成，他们一开始对于超新星天文学中的许多困难并不完全了解，“无知者无畏”可能是他们在大多数天文学家对超新星观测感到悲观时勇于进行这项研究的部分原因。然而，随着他们逐渐接近成功，天文学家们也开始看到希望并准备参加竞争。哈佛大学的 Bob Kirshner （ Adam Riess 的导师）等人也想进行超新星观测，但问题是， SCP 小组曾花费几年时间才研制出自动化超新星搜寻软件，别人能否在短期内研制出这样的软件呢？如果没有，要进行竞争是困难的。 Brian Schmidt 只用了一个月就开发出了这样一套软件，他没有象 SCP 小组那样完全新写一套软件，而是通过组合一些现成的天文软件而实现了这一目标。这样，由Kirshner, Schmidt, Riess, Suntzeff, Filippenko 等人组成的 High-z 小组以出人意料的高速加入了竞争的行列。现在找超新星的问题解决了，但 Ia 型超新星是否真是标准烛光呢？遗憾的是，并非完全如此。渐渐地人们发现 Ia 型彼此并非完全相同，有的超新星光度的变化速度更快一些，有些则更慢一些。不过， Mark Philips 通过研究发现，那些绝对亮度更大的超新星，其变化速度也往往更慢。因此利用光变曲线可以修正超新星绝对亮度的变化。此外，对于实际观测的超新星，还需要考虑好几个其它问题。星际空间存在着尘埃，这些尘埃会吸收光子，使超新星变暗。好在这一效应还是可以修正补偿的。尘埃吸收除了使目标变暗外，还会更多吸收蓝光而导致目标变红，因此根据其变红的程度进行修正。问题是，每颗超新星其本身的颜色其实也并不完全相同。最后，即使本身光谱完全相同的超新星，当它位于不同红移时，用给定波长的滤光片组进行观测时，得到的颜色也是不一样的，还需要对这一效应进行改正。好在这几个效应虽然复杂，但有规律可循。哈佛大学的研究生 Adam Riess 发展了一套数学方法，他发现，利用多个滤光片拍摄的光变曲线数据，经过改正后， Ia 型超新星还是可以作为近似的标准烛光的，因此用 Ia 型超新星进行宇宙学研究是有希望的。实际上，即使到了今天，人们也还是不完全理解为什么Ia型超新星经过修正后可以作为这么好的标准烛光。人们很容易想到各种因素，使得Ia型超新星偏离标准烛光，这也是一开始很多天文学家对超新星宇宙学感到悲观的原因。然而数据显示Ia型超新星经过修正后确实还是不错的标准烛光，这是大自然给我们的一个惊喜。当然，研究者们仍在探究这其中的原因。 SCP和High-z这两个小组的竞争非常激烈。到了 1997 年下半年，他们开始发现，高红移的超新星比他们原来预期的要暗。根据哈勃图，这表明宇宙的膨胀在加速而不是减速。这是否是由于观测或数据处理上的错误造成的呢？或者，尘埃吸收等因素考虑得不够周全？经过反复检查， 1998 年 1 月，两个小组几乎同时公布了自己的观测结果， SCP 组有 42 颗超新星数据， High-z 组只有 16 颗超新星数据，但每颗的误差要小一些。总之，他们一致的结论是宇宙的膨胀在加速。这一结果轰动了世界。按照广义相对论理论，如果宇宙由一般的“物质”（包括所谓“暗物质”）组成，其膨胀会逐渐减速，这是万有引力的作用。那么如何解释观测到的宇宙膨胀加速呢？目前主流的解释是引入“暗能量”的概念。暗能量 (dark energy) 一词是美国宇宙学家 Mike Turner 引入的。它实际上也是物质的一种形式，但具有很奇特的性质。比如，它的有效“压强”小于 0 ，这些压强项使时空的弯曲与一般物质造成的时空弯曲相反，因此可以理解成是与万有引力相对的“斥力”，可以导致宇宙加速膨胀。根据现在对宇宙微波背景辐射、超新星等实验数据的拟合表明，宇宙中大约百分之七十五左右是暗能量，此外还有百分之二十一左右是不发光的暗物质，而我们熟悉的普通物质仅占百分之四多一点。图4：宇宙的组分也有人认为不需要引入新的物质形式“暗能量”，而是万有引力的规律与我们一般所假定的广义相对论理论有所不同造成。不过，这种修改引力理论往往比暗能量理论更为复杂。广义地说，这也可以算暗能量模型。还有少数学者怀疑超新星的观测或数据分析有错误，宇宙并未加速膨胀。但是， 13 年来人们又观测了许多超新星，目前总数有几百颗，对其分析也更加深入，虽然还存在很多疑点（比如 Ia 型超新星爆炸的机理到底是什么？），但数据本身经过许多不同的天文学家用不同方法的分析，迄今并未发现大问题。其次，有人曾提出 Ia 型超新星的光在传播中会由于与一种被称为“轴子”的假想粒子的相互作用而变暗，导致其被误认为是宇宙加速膨胀。但是，这种假设与观测的拟合并不好。特别是，有的高红移超新星测量结果表明，宇宙的膨胀并非一直加速，而是先减速再加速，这用上述假说不容易解释，而却正是暗能量理论的预言。暗能量的存在也有一些其它方面的证据。例如，早在 SCP 和 High-z 小组公布他们的超新星观测之前，有一些科学家（例如 Turner Krauss, Ostriker Steinhardt 等）根据宇宙年龄、物质密度和功率谱等因素考虑，就认为宇宙可能含有暗能量。此后，宇宙微波背景辐射、重子声波振荡等其它观测也支持宇宙中存在暗能量的理论。目前，也有少部分观测，例如强引力透镜的数量，与根据暗能量理论做出的预言符合得不好，但这些观测目前其可靠性本身是比较低的，因此暗能量是为大多数人所接收的模型。宇宙的加速膨胀是一个惊人的重大发现，因此其发现者获得诺贝尔奖也是意料之中的。但是，暗能量的本质仍是一个还未解决的问题。对这一问题的研究，也很可能是未来基础物理学发展的突破口。国外有许多计划中的实验项目，而我国目前除了提出多种暗能量的理论模型外，一些天文学家也结合我国实际，提出了一些未来的暗能量实验观测计划。例如，在南极冰穹A(那里的观测条件好）建造大型光学望远镜，在我国天宫空间站上装设光学望远镜，在南美建造大型的光谱巡天望远镜等，以及参与一些国外重大实验项目的合作。笔者本人目前也正在推动开展“天籁计划”研究，这是一项在国内地面进行的实验，研制专用射电望远镜阵列进行巡天观测，利用宇宙大尺度结构中的重子声波振荡特征精密研究暗能量的性质。希望未来我国在这一方面的研究中也能做出重大的发现。从今年获诺贝尔物理奖的研究工作中，我们能受到什么启发呢？我觉得，Schmidt 和 Riess 等人能够凭借自己的研究积累，抓住战机，在激烈的竞争中一举冲入研究的最前沿，其能力和敏锐令人钦佩。但更值得思索和借鉴的是Perlmutter等人的顽强坚持。作为研究者，要有信心和勇气在困难时坚持下去，正是这种信心和勇气，使Perlmutter等人在人们大多对超新星宇宙学感到悲观时能够坚持下去。而美国的资助机构能够宽容失败，看出这一项目的科学价值和团队人员的能力，保持对这一项目的资助，也是非常有眼光的。有重大创新的科研常常有很大的风险，很难保证完全实现计划的成果。这时应该怎么办？我国现在口头上也常常说支持探索、宽容失败，但实际上有风险的研究计划很难得到支持，更不用提对失败的理解和宽容了。这恐怕是我们所应该深思的。; 个人分类: 科学普及|27258 次阅读|111 个评论

[转载]美澳3名科学家因超新星研究获诺贝尔物理学奖: zchvictory 2011-10-4 20:14; 美国和澳大利亚的三名物理学家帕尔马特、施密特和黎斯因在超新星方面的研究获2011年诺贝尔物理学奖。他们研究了众多恒星爆炸情况，并将之称为超新星。诺贝尔物理学奖得主之一珀尔马特系伯克利教授索尔-珀尔马特生于1959年，是劳伦斯伯克利国家实验室天体物理学家、美国加州大学伯克利分校的教授。他还是美国国家科学院院士。物理学奖得主之施密特是澳大利亚国立大学教授布莱恩-施密特生于1967年，他是澳大利亚国立大学斯特罗姆勒山天文台天体物理学家，也是该大学天文学与天文物理学研究学院澳大利亚研究理事会教授。其重要研究是使用超新星作为“宇宙探测器”。物理学奖得主之黎斯是约翰-霍普金斯大学教授亚当-黎斯出生于1969年，是美国约翰-霍普金斯大学物理学与天文学系教授，也是太空望远镜科学协会成员之一，其重要研究是使用超新星作为“宇宙探测器”。; 个人分类: 新闻信息|2374 次阅读|0 个评论

澳大利亚国立大学、加州伯克里大学、约翰霍普金斯大学获物理奖: 热度 5 duke01361 2011-10-4 18:17; 2011年诺贝尔物理学奖，一半儿授予美国加州大学伯克利分校物理学系教授Saul Perlmutter；另一半奖项授予澳大利亚国立大学天文学与天文物理学研究学院澳大利亚研究理事会教授Brian Schmidt和美国约翰-霍普金斯大学物理学与天文学系教授Adam Riess。以表彰他们通过观测遥远超新星发现了宇宙加速膨胀的秘密。此时的堪培拉国立澳大利亚大学一片欢腾！澳洲大陆并不寂静啊！这不是我工作的领域，我不懂这工作的意义，不过是凑个热闹！这老兄是联邦Fellow,不但薪水很高，资源大大地多，这下子福无双至今日至！双喜临门！羡慕！; 个人分类: Science in action|5787 次阅读|5 个评论

40年来最近的Ia型超新星爆发了: 热度 1 caojun 2011-9-8 18:11; 8月24日晚上8点（伦敦时间），牛津大学的科学家发现了一颗超新星的爆发。它位于大熊星座，离我们2100万光年，是一颗Ia型的超新星。这是40年来离我们距离最近的Ia型超新星爆发。它的亮度逐步增加，会持续到10月份，现在用普通望远镜就能看到。超新星的分类是按光谱分的，有氢吸收谱就是II类，没有为I类。实际上type-Ib，Ic与Ia相差较大，与type-II倒更相似。type-Ia的爆炸起因还有争议，一般认为是白矮星逐步吸收伴星质量，达到1.38倍太阳质量的临界点后，由核聚变引发。在天文上Ia型很重要，由于吸收质量的过程比较长，因此爆发点一定在临界质量，这样Type Ia超新星的最大光度几乎是固定的，可以作为标准烛光来“刻度”所在星系的距离。 Type Ib, Ic和Type II超新星是大质量的恒星走到了生命的终点，由核心塌缩引起的。其发射的绝大部分能量会在10秒钟内由中微子带走，形成一个中微子爆。再过半个小时，我们才能看到耀眼的光。这些中微子包括了所有种类的正反中微子。通过研究这些中微子，可以告诉我们超新星爆发的机制。地球上有一百多种元素。比氧重的元素基本上都是超新星爆发时才能形成。因此，我们也来自超新星。大亚湾的中微子探测器8月15日开始取数，如果能赶上一次近距离超新星爆发，那就幸运了。我们赶上了，可惜的是这次爆发的是Ia型，没有中微子。 http://www.ox.ac.uk/media/news_stories/2011/110825_1.html; 个人分类: 我的物理|6839 次阅读|1 个评论

[转载]高能所在Ia型超新星爆发合作研究中取得重要成果: yshimp 2011-4-29 06:25; http://www.cas.cn/ky/kyjz/201104/t20110428_3123032.shtml; 1316 次阅读|0 个评论

准备好了没有？超新星要来了！: 热度 2 caojun 2011-1-27 02:03; 参宿四是地球夜空中第八大最亮恒星，是猎户座里第二大最亮天体。维基百科中说：参宿四已经走到了它生命的终点，在未来几百万年中，它随时都可能爆炸，成为第二类超新星。由于它离地球非常近，只有497到789光年，当它爆炸时，天空中将出现两个太阳。最近，英国的《每日邮报》报道说：它最早有可能2011年晚些时候，或者2012年就爆炸。博主注：信不信由你！本人概不负责！ 1987年，距地球16万8千光年的大麦哲伦云内有一个超新星爆发，命名为1987A。有三个中微子实验观测到了来自1987A的中微子。日本的神岗－II探测到了11个，美国的IMB探测到了8个，俄国的Baksan探测到了5个。中微子爆发持继了13秒钟。2002年，神岗－II的领导者小柴昌俊因“探测宇宙中微子”而获得诺贝尔奖。为什么探测超新星中微子很重要？ 1）当超新星爆发时，爆炸从其核心传到星球表面需要比较长的时间，比如半个小时到几个小时。当星球表面翻腾，耀眼的光芒射出的时候，爆炸实际上已经开始一段时间了。核心开始爆炸时，光在地底下，是传不出来的。但是中微子可以！因为它不被物质吸收。实际上，超新星爆炸99%以上的能量是被中微子带走的。当地球上观测到超新星中微子的时候，我们知道，再过半个小时，天空中就要出现一颗耀眼的星星（或者太阳）。在这可贵的半小时内，地球上的长枪短炮，各式各样的望远镜都会被调到对准中微子实验预言的天区。毕竟中微子难以探测，电磁波（包括光）探测仍然是主要观测手段。现在的大型中微子实验，大多加入了“超新星预警系统”，随时准备预告。 2）中微子有质量，所以能量越高的中微子飞得越快。但是它的质量太小太小了，现在的实验还没有看出它的速度与光速的差别。通过探测不同能量的中微子从遥远的星际到达地球的时间差，可以给出中微子的绝对质量。目前计划中最好的直接测质量的实验，KAKTRIN和MARE，预期能测量最轻的中微子的绝对质量到0.2eV。大概还是测不出来。当然，参宿四离我们太近，这个时间差大概也很难。 3）测量电子中微子和电子反中微子的能谱，能够用来判别各种超新星理论模型，从而对宇宙中的天体演化规律提供依据。; 个人分类: 我的物理|3861 次阅读|1 个评论

像灰尘一样飞舞的超高能粒子——转贴量子日记2009-4-18: caojun 2009-8-21 01:09; 我总以为超高能的宇宙线粒子总是直线前进的，最多，在巨大星体的引力下稍微偏转一下。然而更加正确的图像是，这些几乎以光速前进的粒子，在浩渺狂暴的宇宙中，如阳光下的灰尘般飘飘荡荡，没有明确方向地四处扩散。不久前请胡红波教授为大亚湾的学生做了一个关于南极高能电子（300-800GeV）超出现象的讲座。这些电子超出可能被解释为暗物质湮灭产生的信号，因此激发了新的暗物质研究的热情。红波提出了另一种可能的解释，即超新星遗迹中的对产生。我的问题是，近距离的超新星爆发平均一百年才三个，每次持续不过几天，那我们看到的高能电子超出应该是短暂的，稍纵即逝的现象。得到的回答是，1）超新星爆发只持续几天，但超新星遗迹可以存在数百年，仍能提供对产生需要的环境；2）产生出的超高能电子并不是直线飞到地球上，很容易被星系中的强磁场俘获，盘旋亿万年，因此电子飞到地球上更像是一种扩散过程。有些人能够从数学表达式中得到隐藏的物理，我似乎不擅长这一点，而更喜欢首先建立一个简单直观的物理图像。南极电子超出现象还没有足够的证据做出排他性的解释，到底是暗物质还是对产生，对我来说并不重要，重要的是我对宇宙间粒子的飞行有了一个更正确的图像。; 个人分类: 物理八卦|3863 次阅读|0 个评论

[译]发现超新星的故事: eloa 2009-3-17 11:56; laosun 发表于 2009-03-17 0:13 By Nancy Atkinson（ UniverseToday 网站）你曾经发现过超新星吗？嗯，我没有过，但我能想象发现一颗正在爆炸的星星该是何等兴奋！好吧，这只是我的想象而已不过已经有很多人发现过超新星了。仅仅在2008年，就发现了278颗超新星，其中一颗是一个年仅14岁的女孩发现的。况且2008年还是一个歉收年。2007年发现了584颗这是一个记录，2006年557颗，这些发现者中既有专业天文学家，也有业余爱好者。目前为止（3月3日）2009年已经发现了40颗。尽管这些数字相当大，但我仍觉得发现一颗超新星绝对是令人难以置信的。当我知道瑞典斯德哥尔摩大学的Robert Cumming，参与发现了一颗超新星的时候，我给他发了一封email表示祝贺，所以当他回复说这其实没什么大不了的，你可以想象我的惊讶。可Robert，那可是一颗超新星啊！瑞典AlbaNova望远镜确认的超新星2009ab 我曾听说过斯堪的纳维亚的禁欲主义，可这也淡泊得太离谱啦！而且，我知道Robert并非是瑞典土长的。所以我请求他详细谈谈这件事。好吧，既然你这么要求。他笑着开了口。OK，或许，仅仅是或许，他其实比他表现得更为兴奋一些。下面就是超新星2009ab如何被发现的故事： Robert Cumming 我在此之前曾经观察过几颗超新星，但这次实际参与确认超新星并把自己的名字登上国际天文学联合会公报，却还是第一次。Robert如是说，他的声音中透露出一点点兴奋。 2月8日，加利福尼亚哈密尔顿山利克天文台（Lick observatory）的一台30英寸全自动望远镜KAIT，在一亿五千万光年之外的旋涡星系UGC 2998外围发现了一个从未见过的亮点。KAIT的天文学家打算再次进行观测以排除这个新的目标是小行星或仪器误差的可能性，但糟糕天气让他们无法观测。所以KAIT的科学家们寻求世界上其他望远镜的帮助。当Robert收到KAIT关于要求确认观测的email时，也在斯德哥尔摩大学工作的Magnus Persson正准备用学校的AlbaNova望远镜进行一些观测。我知道Magnus正准备观测他计划替一位同事拍摄蟹状星云的照片，Robert说，这时我收到了加州KAIT的邮件。就这样，两个人开始进行捕捉这颗可能的超新星的工作。 Robert和Persson用几种滤光片拍摄了星系UGC 2998，在我们45秒曝光的照片中就能看到超新星就在那里我们简直有些吃惊！他这么说到。这两位来自瑞典的天文学家证明这个新的光源确实符合超新星的各种特征。它是蓝色的，而这个星系中其他恒星一般比较年老，呈现红色，照片中另外的星星则属于我们银河系。这样一颗超新星在爆炸后的一段时间里，其亮度超过整个星系！我们的观测是正确的，接着我选取最好的数据进行了粗略的测光，从瑞典的业余超新星发现者Gregor Dusczanowicz那里获得了对比星等，与一位同事进行交流以保证我们没有漏掉重要信息，随即就把测量结果发给了天文电报局。还有一些望远镜也观测到了超新星2009ab，但AlbaNova望远镜是第一个成功拍摄并确认它是一颗超新星的。第二天，加那利群岛的天文学家用更大的伽利略国家望远镜拍摄了它的光谱，确认这是一颗Ia型超新星，也就是在双星系统中一颗白矮星掠夺另一颗恒星的物质而爆发形成的。Magnus和Robert的观测结果登记在天文电报中之后，这颗超新星被命名为SN 2009ab（SN即超新星的英文缩写），也就是本年度第28颗超新星。所以，超新星2009ab的发现是一个关于天文学家之间密切合作的故事，他们一起工作，相互验证彼此的发现。这里是对发现这颗超新星有贡献的人员名单。这也表明位置并不是很优越的望远镜同样可以做出新的令人激动确实是令人激动的发现。斯德哥尔摩大学天文系的AlabNova望远镜口径一米的反射望远镜主要用来做教学及仪器试验。Robert介绍说它计划用来做环境监测，利用激光雷达来检测臭氧浓度，特别是城市的颗粒状污染物。但Robert认为这颗超新星的发现也证明，尽管受限于斯德哥尔摩的天气和光污染，这台望远镜同样可以用于做有科学意义的天文观测。我们的台址就在城市当中，所以天空亮度很吓人。我们没有测定具体有多坏，但能够取得这样的观测结果实在是一个惊喜，他说。斯德哥尔摩大学AlbaNova天文台望远镜还很新，考虑到斯德哥尔摩的气候，这次观测经验非常令人激动，Robert说，同样令人激动的是望远镜已经全面投入使用，既然我们这次能做到，那么我们就能做更多的事情。看来最终Robert还是向我承认了他很激动。但斯堪的纳维亚的谦虚和禁欲主义很快又占了上风。但是这颗超新星并不是什么大事，我们的照片也并不那么好，他说，许多爱好者拍摄的照片都比我们的好。好吧，Robert，我为你激动！恭喜你！我是注释项的分割线- 更多关于 AlbaNova望远镜。 Robert Cumming为国际天文年天文365天播客项目制作的瑞典天文学简介，你会喜欢他的瑞典腔。超新星（SuperNova）的命名：每年发现的超新星由国际天文联合会统一命名，名称由超新星英文缩写SN+年份+编号组成，编号的规则是，本年度发现的第一颗为大字字母A，第二颗为大写字母B，第二十六颗以后为aa，ab，ac等等。; 个人分类: 天文|1943 次阅读|0 个评论

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标签: 超新星

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