与高能质子共生的两类太阳微波爆发(英)

在分析了近年来对太阳射电爆发与高能质子观测的基础上指出，既非II型也非米波IV型而是强微波爆发几乎总是同高能质子共生的；这一结果否定了以前长期所持的观点。同高能质子共生的微波爆发可分成两类：强脉冲型和强微波IV型，前者共生的被俘质子或相互作用质子要多于逃逸质子，后者则常共生有更多的逃逸质子．作者对每种情况中质子的有效加速过程进行了考虑，并对强微波爆发为何几乎总是有高能质子共生的缘由作了解释．     

与高能质子共生的两类太阳微波爆发

在分析了近年来对太阳射电爆发与高能质子观测的基础上指出，既非Ⅱ型也非米波ＩＶ型而是强微汉爆发几乎总是同高能质子共生的，这一结果否定了以前长期所持有的观点，同高能质子共生的微汉爆发的分为两类，强脉冲型和强微波ＩＶ型，前者共生的被俘质子或相互作用质了要多于沈逸持子，后者则常共生有更多的逃逸质子，作者对每种情况中质子的有效加速过程进行了考虑，并对强微波爆发的为何几乎总是有高能质了共生的缘由作了解释。     

太阳射电爆发与高能质子加速过程

根据近年来地面和空间观测资料的统计分析指出：（１）太阳质子事件（或质子耀斑）的发生同起伏剧烈的强微波爆发（包括脉冲和ＩＶμ型爆发）或短分米波ＩＶ型爆发存在着紧密的共生关系（共生率趋近１００％）；（２）约有２４％—３０％的质子事件没有对应的ＩＩ型爆发。这一结果否定了以前认为ＩＩ型爆发中的激波加速是产生质子事件必要条件的看法，进而论证了产生强微波（脉冲或ＩＶ＿μ型）爆发的相对论性电子（≥５００ｋｅｖ）与质子耀斑中的高能质子（＞１０ＭｅＶ）都是在耀斑脉冲相的磁环中受到随机ＭＨＤ湍动加速作用而产生的。那些逃逸到行星际空间的质子流就构成了太阳质子事件。     

高能耀斑指数的功率谱及其热点分布

本文采用一个表征高能耀斑强度的综合指数,分析了太阳活动21周以来(1976.7—1991.2)级别≥M1.0的X射线耀斑和能量≥10Mev的质子耀斑综合指数的时空分布,提出在研究时段内太阳上的13个高能耀斑“热点”。这些热点活动区反复回转,爆发了占总指数58.1％的高能耀斑。本文还讨论了高能耀斑热点的特征及其与大尺度磁场演化的关系。结果表明,高能耀斑热点与大尺度磁场的演化关系密切,前者受后者的调制。     

太阳的空间观测与研究Ⅱ—太阳高能粒子和等离子体云的抛射

太阳空间观测揭示出太阳的高能电子,高能质子发射以及γ射线爆发。证实了有关的太阳射电辐射理论,揭示出太阳耀斑中的核反应。日冕物质抛射和耀斑等离子体云的空间观测揭示出它们之间的区别和联系,认识到耀斑的热区和冷区。在阳和日球磁场以观测发展了磁流体动力学理论。     

一个微波爆发的源区磁场和高能电子的能流估计

本文分析了１９９３年１０月２日０７：３９：４０－０７：４１：００ＵＴ时段太阳产生的一个多脉冲微波暴的观测，认为它是由多个脉冲爆发叠加在一个慢变爆发背景上组成的．根据谱分析和利用我们的日冕磁场诊断公式［１］，第一次获得了一个爆发源区的磁场强度和高能电子的信息，其主要结果是：（１）脉冲爆发分量在光薄部分的射电谱指数的平均值比慢变爆发背景的值小１，即前者的谱比后者的硬．在１９．６ＧＨｚ上的亮度温度前者比后者高６倍．（２）从脉冲爆发分量和慢变爆发背景分量推断的源区磁场平均值分别为１５８和５３１高斯，且发现在爆发期间，慢变暴源区磁场强度随时间圣马鞍形变化，在极大相的值比脉冲相和下降相低约５０％（３）产生脉冲暴分量的高能电子的柱密度ＮＬ和数密度Ｎ（＞Ｅ０）分别为慢变暴分量的４％和８％，但它们所携带的能流和发射系数要比慢变爆发分量的值高１倍和８倍！表明这两种爆发成份可能分别来自能谱不同的两群电子在不同爆发源区的辐射．     

高能中微子和极高能宇宙线起源天体的理论研究

极高能宇宙线一般指来自地外的能量高于1018电子伏特(eV)的高能质子与原子核,其起源的研究一直是高能天体物理和粒子天体物理领域的热点问题.近年随着一些大型探测器(如Pierre Auger天文台)的运行,极高能宇宙线的研究取得很大进展.然而由于极高能宇宙线事例相对较少及其在从源到地球传播过程中的复杂性(如与宇宙微波背景辐射以及磁场的作用),需要通过观测这些宇宙线在强子反应中产生的次级粒子(如中微子)来获得其起源的额外信息.最近,位于南极的IceCube中微子天文台探测到了54个能量分布在60TeV{3PeV内的中微子事例,开启了高能中微子天文学的新时代.在本文中,我们研究了高能中微子、极高能宇宙线的天体物理起源以及它们之间可能的联系.     

太阳爆发探测小卫星高能暴谱仪

太阳爆发探测小卫星(Small Explorer for Solar Eruptions,简称SMESE)是中国法国合作小卫星.SMESE计划在下一个太阳活动峰年(-2011年)发射上天,同时观测太阳上两类最剧烈爆发现象:耀斑和日冕物质抛射(CME),瞄准当代科学的前沿课题,同时兼顾空间天气学的应用需要.高能暴谱仪(High Energy Burst Spectrometer,简称HEBS)是太阳爆发探测小卫星上3大主要载荷之一,采用世界最新高能量分辨LaBr3闪烁探测器,观测太阳10 keV-600 MeV的高能辐射.其能量分辨优于3.0%@662 keV,高于目前通用闪烁探测器的2倍以上,可望在耀斑和CMEs的能量释放,粒子加速,以及耀斑和CMEs之间的关系研究方面取得突破.     

质子耀斑爆发相的粒子加速

本文从粒子分布函数所满足的带有规则电场的准线性方程出发,得到了包含有规则电场与湍动起伏场相互耦合作用在内的等效动量空间扩散系数,提出了太阳质子耀斑中性片中的规则电场与湍动起伏场的联合加速机制。根据太阳质子耀斑的物理条件,计算表明荷电粒子在中性片中可以被有效地加速,能量可以达到～20MeV,甚至～1GeV。本文证明了离子声湍动起伏场与规则电场的联合加速机制有效地使质子和其它重离子注入到Langmuir湍动加速区中去;并且表明,在Langmuir湍动起伏场与规则电场联合加速的情形下,可以得到与观测事实符合得较好的高能质子的谱以及高能电子的幂律分布的谱。     

暗物质粒子探测卫星中子探测器的GEANT4模拟

近几十年暗物质研究已逐渐成为天文学研究的重要领域之一,相关理论研究和试验项目日新月异,中国的暗物质粒子探测卫星正是在此背景下提出的.由于暗物质粒子探测卫星的探测对象涉及高能电子,为了减少其他带电粒子(主要是质子)被误认为是电子的事件率,必须采用适当的方法区分质子和电子.实验表明高能质子在BGO(锗酸铋)量能器内发生的强子簇射与电子在BGO量能器内发生的电磁簇射有明显的区别,且强子簇射通常伴随着大量的次级中子产生,通过测量BGO量能器底部出射的次级中子信号和入射粒子在BGO量能器中簇射的形状可以有效区分入射到BGO量能器的粒子是质子还是电子.介绍了暗物质粒子探测卫星中子探测器的构成以及探测原理,利用GEANT4软件,模拟了特征能量的质子和电子在中子探测器中产生的信号,并且总结出了中子探测器在不同电子接收效率情况下的电子、质子区分能力.