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导读

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西瓜视频:

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本视频公布于2021年7月4日,旁观量已达4.5万

精彩再现:

中国有”哈勃望远镜“设计吗?

袁岚峰(西瓜视频科普创作者;中国科学院科学流传研究中央副主任;中国科学手艺大学科技流传系副主任):现在我们往返覆一些观众在弹幕当中的问题。第一个有意思的问题是说,问我们国家的哈勃望远镜会什么时刻搞?谁往返覆一下?

杨睿智(LHAASO相助组成员;科学手艺大学天文学系特任教授):这个我不知道能不能说。我就简朴说一下,由于我们国家是有空间光学天文望远镜的设计,就是和哈勃类似固然比它要先进了,由于究竟是我们有20年的后发优势,预期在空间站,空间站人人知道吧?空间望远镜会在天宫空间站旁边伴飞,预计什么时刻发射,似乎还没有一个明确时间表,不外根据我们国家做这个工程的速率来说一定应该是很快的,不会像美国的一样拖了好几十年,应该可能是近几年就会做成了这个事情。关于哈勃尚有个八卦不知道人人知道不知道,它似乎这次是坏了,就是前几天,哈勃坏了。

袁岚峰:它的电脑现在没法修了?

杨睿智:电脑太陈旧了,主要就是由于它这个用的照样,它上面控制系统控制的电脑用的是486芯片,30多年前40年前的手艺,以是似乎现在遇到了一些问题,昨天重启了不知道现在有没有修睦。

袁岚峰:现实上以前我和周炳红先生、刘勇先生[3] 他们讲我们国家空间站的时刻就已经说到,我们空间站会随同着很多多少科学的项目,其中最主要一个就是随同着空间站伴飞的望远镜,然后呢它若是出了偏差,这个空间的航天职员还可以出去修一下。现在哈勃望远镜就悲剧了,哈勃望远镜以前都是航天飞机派人上去,然则航天飞机现在全退役了,以是哈勃望远镜现在没法修了,它若是修欠好真是太惋惜了。以是我们的这个空间站旁边望远镜现在是修睦了吗?现在建好了吗?就等着发射照样说还在建?

杨睿智:据我所知应该是还在建。然则我们国家建这些项目是很快的。

袁岚峰:我们满怀期待。

陈松战(中科院高能物理研究所研究员;LHAASO相助组物理剖析协调人):着实我们拉索项目外洋介入的,观光之后对我们拉索中国的建设速率异常震惊,就说你们建的太快了,人家建十几年,效果我们几年内把拉索这么大一个项目就建起来了。

袁岚峰:以是怪不得叫做逾越时代的探测器,他们那里还在商议这边已经建完了。

陈松战:说到空间站,着实我们高能所尚有一个宇宙线探测器也要放在空间站上,就是HERD探测器,我们高能所介入主导的,应该是一个在空间站上直接探测宇宙线的装置,在直接探测方面的敏捷度应该也是到达国际领先的。

袁岚峰:你是说要放在我们国家那空间上吗?

陈松战:对,我们国家的空间站上。

袁岚峰:它直接对标工具应该是阿尔法磁谱仪咯?

陈松战:它没有磁铁。

杨睿智:相当于应该和磁谱仪它也是各有优势的,磁谱仪它的优势在于它有磁铁,以是它的电荷丈量能力是异常强的,它可以把种种核素包罗同位素的能谱都测出来,但它的弱点就是它异常小。我们适才也提到了高能粒子是随着能量增添粒子数粒子密度衰减得异常快,以是它也只能笼罩到异常有限的能量,它可能就到TEV,10的12次,也就是万万分之一焦耳能段,再往上就无能为力了。然则我们的HERD它的面积是对照大的,它应该是平方米量级的,这个应该是比AMS(阿尔法磁谱仪)-02大100倍左右,以是它是主要关注的能段也是在PeV及以上的能段,它是一个直接丈量的宇宙线。

袁岚峰:它是会铺开在这个空间外边,照样在空间站仓内里?

杨睿智:是在一个货仓里,固然探测器一定是要放在外面,它谁人位置是货仓的位置,就是放在货仓上照样怎么样,我详细也不是太清晰。

袁岚峰:横竖有了这个空间站,我们有很多多少实验就可以到太空内里,这个照样让人很喜悦的。

月球上能不能建射电望远镜?

袁岚峰:有小我私人问这个是对照靠谱的问题,月球上能不能建射电望远镜?这个回覆一定是可以,这一定也是我们的目的之一。

杨睿智:月球上可以建射电望远镜,然则拉索这种探测器它是建不了的,由于我们拉索特点就是要行使大气作为一个target,宇宙线打到大气上发生次级粒子,我们探测到这些次级粒子才气探测到宇宙线,月球上没有大气,以是是做不了拉索这种类型的探测器,然则月球上可以做其他类型的探测器。

陈松战:像空间站一样。

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杨睿智:就像悟空卫星或者是AMS02阿尔法磁谱仪那种探测器,若是可以做很大很大放在月球上固然是可以的,不外这个价钱是难以想象了。

袁岚峰:月球上探测宇宙线它谁人,就没有遮挡,会直接打到探测器上,就是差异原理的探测器。

杨睿智:没错,对。月球上作为天文考察的一个优势在于我们现在放空间的地方,都可以放到月球上去,就可以响应的把体积做大,然则经济投入照样异常可da'gai观的。

袁岚峰:然则它一定是我们的远期目的之一,由于中国现在确实明确的宣布要在月球上建一个耐久的科研基地,以是若是建幸亏上面一定要放这些仪器的。

高能粒子是若何加速的?

袁岚峰:这次捕捉到的高能粒子只是确定来自天鹅座,并不知道是怎么加速的,是这样吗?

陈松战:应该是这样,我们只能说也许从天鹅座某一个焦点区,然则它怎么加速的,着实照样我们科学上一个在研究的问题,第一个我们要找到起源的地方,第二个下一步就是说它怎么加速的,才可以进一步研究。

袁岚峰:是,然则现在这些发现至少可以证伪一些理论,就是以条件的一些理论,现在至少可以证实那些理论是错的,可以否认一些理论,剩下一些理论人人还在那儿争,是这样一个状态吧?

杨睿智:这个也不能说证伪了一些理论。这个只是确定了我们进一步研究的一个区域,我们未来可以用,包罗我适才提到的设计中的契伦科夫望远镜阵列,由于它是有更好的角分辨,我们就可以把这个结构看得更清晰,详细定位到底是哪个天体来的,可以做这个事情。知道是哪个天体来了之后,就可以对加速机制举行一些更仔细的研究。

我看弹幕中尚有人尚有同砚问是这些这么高能的光子是怎么发生的?我说这些质子的发生气制着实也是有一些说法的,有一些假说的,现在一样平常以为它来自于基波加速,基波就是爆炸中会发生那种比它的流传速率比声速要高的那种。

袁岚峰:超音速的波,就好比一个超音速飞机,它突破音速的时刻会发生一个声障。

杨睿智:它扰动的流传速率跨越光速跨越声速,就在这种结构的周围,若是根据现在的理论基波的前沿是有磁场的,它可以约束住宇宙线,让它频频穿越基波前沿,然后就可以不停地获得能量,那就逐步的会加速很高的能量。然则之前一样平常的看法以为基波加速最有用场景就是超新星遗迹,就是超新星发作后,它的抛射物还会在星际空间中一直的膨胀,抛射物膨胀的历程就是超声速的,以是它前沿就会有基波发生。以是一样平常以为在这个区域是宇宙线加速最好的场所,然则之前的一些对超新星仪器的考察也注释似乎已知的异常年轻的超新星仪器并不能发生这么高能量伽马射线。我们现在定位的区域就是天鹅座X-1[4] 或者说天鹅座这个区域,并没有很年轻的超新星,然则它是有很强的脉冲星的,而且这个区域是有许多大质量的恒星的,以是确实有可能有之前发作过的超新星遗迹,然则现在没有被看到。

另外就是大质量恒星,它的星风与大质量恒星,我们知道恒星质量很大的时刻比太阳大100倍大几十倍的时刻,它会吹出很强的风,就是星风,恒星风。着实我们太阳也是有这样一个物质抛射的历程,太阳也是一直往外吹太阳风的,然则这些大质量恒星它风的速率和动能都要比太阳大,它的速率也许是要大30倍,抛射物的质量是要大几个数目级。

以是综合起来看那些大质量恒星,恒星风的能量可能要比太阳风能量要大7-8个量级甚至更多。以是这种大质量恒星新风,它周围也会形成基波,也可能是一种宇宙线现在加速的起源,然则这些问题现在我们现有的数据照样无法分辨的,有待进一步研究。这就是现在的一个研究现状。

袁岚峰:适才杨睿智先生说到超新星遗迹让我想起一件事情,我们这次拉索的功效着实有两个最典型的,一个是天鹅座,另外一个是蟹状星云,现实上它整个实验当中用来定标谁人尺度烛光,就是蟹状星云。

中国古代天文学孝顺

袁岚峰:蟹状星云对于中国人来说应该是稀奇稀奇的熟悉,由于它就是整其中国古代对于天下天文学最大的一个孝顺,就是宋朝的时刻发现的超新星发作,宋朝1054年,曾经看到过天上泛起一个稀奇稀奇明亮跟太阳一样亮的器械,以至于日间都能望见,然则在很快的一段时间之内就看它逐渐幽暗下来,过几个月之后它就酿成一个通俗的星星,我们现在把它叫做蟹状星云,由于你很显著看到它谁人形状就像一个螃蟹的,现在它都仍然是一个天文学异常主要的考察工具,这次现实上是我们在银河系里边确定有12个源,它可以发出这种能量到达10的15次方电子伏特量级的光子,其中第一个就是蟹状星云,能发出能量最高的是天鹅座。以是这次高能物理所发的通告,或者说它画的艺术图,下面是一个拉索探测器,上面左边就是蟹状星云,右边就是天鹅座的星图,以是画了一个螃蟹和一个天鹅。

袁岚峰:蟹状星云它就是一个超新星的遗迹对吧?

杨睿智:蟹状星云确实是超新星遗迹,然则我们以为现在考察到的这种高能伽马射线,包罗高能到超高能伽马射线辐射,主要是来自于它羽翼中的很小一部门,就是来自于其中的脉冲星周围的脉冲星风云,它这个尺度要比超新星遗迹更小一点。

袁岚峰:以是就是说虽然是来自蟹状星云,然则并不是来自于超新星的遗迹,而且来自脉冲星对吧?

杨睿智:没错。

陈松战:对,它应该是脉冲性的风云,就是脉冲星吹出新风跟介质作用有可能是这样,然则现在着实这个理论照样不太清晰的详细怎么样。

杨睿智:没错,尤其是我们现在,我们拉索在更高的能量看到了一点,可能和这种传统理论的一些背离,可能有一些新的科学在内里,固然这就期待我们的下一篇文章,即将揭晓在《Science》上,可以向人人宣传一下。

袁岚峰:很期待我们在理论上做出新的突破。

杨睿智:我再弥补一点,适才袁先生说到我们中国古代天文学的孝顺,杨先生稀奇提到了蟹状星云,着实在我们高能、甚高能伽马射线天文这个圈子里,尚有一个源也是同样的主要,谁人源叫1713,它在南天,很遗憾我们拉索看不见,然则这个源也是个超新星遗迹了,这个源岁数简直定就是凭证我国古代的天文文献是宋书天文志,不是宋朝的宋,是南朝宋齐梁陈的宋,是南朝的宋的天文志它的纪录,来把这个源的岁数给定下来,这个对辐射机制的研究也是异常主要的一项孝顺,这个源着实是一个异常异常亮的源,若是我们人眼可以看到伽马射线的话,它应该是天空中最亮的源,在T位波段,在甚高能伽马射线波段是天空最亮的源,而且它异常大,它比月亮还要大三倍也许。这是我们国家古代天文学对现代天文学的另一个异常主要的孝顺。

袁岚峰:它名字怎么叫1713?乍一听1713我还以为是年份然则你说的是南朝宋。

杨睿智:对,南朝宋也许是公元400多年,300多年,300多年照样400多年(420年-479),它的岁数四世纪,岁数也许1700年,这1713的名字是凭证它的坐标来的,天文学中的一些普遍的老例,若是它没有一个传统的名字,就用它的坐标来命名。在我国宋词天文志上也并没有给它起一个异常响亮的名字,只是纪录了这一起超新星爆炸的事例。

有拉索还需要建加速器吗?

袁岚峰:有很多多少人对于发现超高能粒子他的第一反映就是说那是不是说明地球上就不需要建加速器了?由于人类建的横竖都不如天上这些粒子。

陈松战:我先说一下我的看法,着实我们宇宙线刚最先发现的时刻我们来干什么?就做加速器现在做的事儿,然则最后我们加速器来了之后,就把我们宇宙线在粒子物理这个作用就替换了,以是说不能说我们看到这么高能粒子就可以替换加速器,这两个面向的物理是纷歧样的,加速器一定是发生不了这么高能的粒子,这么高能研究照样靠宇宙线,然则说研究基本的粒子物理作用模子什么发生新粒子的,可能照样加速器更高效一点,究竟天体来的粒子太少了,你想集中大量照样加速器在这个领域应该是更有作为。

袁岚峰:杨先生?

杨睿智:没错,我以为陈先生说的很有原理,加速器和宇宙线相比,它的特点就是它的流量可以异常大,虽然它的能量现在达不到宇宙线这个量级,但它的流量是异常大的。我们知道在研究加速器研究物质基真相互作用的时刻它有一些历程,它的反映截面是异常小的,就是说你必须用异常大的流量才气撞出来几个你想要的事例,这个事情宇宙线是做不到的。尚有一个就是纵然在我们宇宙线研究中,好比说适才陈先生也提到了,我们宇宙线现在研究中它用的做法是使用宇宙线和大气中原子相互作用,发生次级粒子,去反推入射宇宙线的一些信息,以是反推历程中着实我们就用到了许多尺度模子的器械,这个尺度模子就是前人凭证加速器上的一系列希望来做出来的。以是这两者确实应该是一个互补的关系,并不是说我们现在宇宙线看到了这么高能量宇宙线,就可以不做加速器物理了,这一定是纰谬的。

袁岚峰:我可以弥补一下,外行往往以为能量是越大越好,现实上我以前对于加速器的明晰也是这样,你有了高能量谁人低能量尚有什么用,然则最近我才溘然发现一个就是纵然你看起来很低能的加速器也是有用的,好比说中国的最早的一个加速器叫做北京正负电子对撞机,那是刚刚改造开放的时刻,李政道先生向 *** 建议要做的, *** 拍板说我们应该建这么一个器械,固然它主要的目的是为了培育人才,由于那时刻中国整个高能物理的人才都没若干,由于这个钱都断了顿了嘛。好不容易把这个建起来,它谁人能量比那时刻照样要低许多,你说这么一个器械能有什么用?除了有教育的目的之外,可是就是这么一个能量很低的加速器,它居然也做了一个很有价值的科学功效,它正确丈量了τ子的质量,这个τ子是一种粒子了,是一种轻子,这让我感应很纳闷,我去问高能物理的专家说为什么这个器械要轮到北京正负电子对撞机来丈量?回覆是这样的说你要正确丈量一个粒子质量,条件是要打开粒子的速率异常慢,它动能靠近于0,然后你到达大量这样的粒子这样测的最准,就需要你谁人能量正好是在这个粒子对应的谁人质量四周是最好的,以是北京正负电子对撞机设计的时刻就是这样,它就是跟τ子的质量是最靠近的,以是它能把τ子信号测的最准,比那些能量比它高得多的那些加速器现实上是反而更准。以是这就告诉我们任何一个加速器都是有它的用处的。不只是加速器跟宇宙线之间是一个互补的关系,而且差其余能量崎岖的加速器也是一个互补关系,每一个科学仪器都是有它的用处的。这就是为什么我们前面谈到你有了拉索之后,羊八井仍然是有用的,以是现在各地其他那些能量对照低的探测器也仍然是有用的,人人都可以提供差异侧面的科学信息。以是外行以为有了一个高的其他的全都不需要了,这是典型的外行看法。

袁岚峰:好,异常谢谢我们观众提的这么多有意思的问题,既有异常专业的问题,又有异常脑洞的问题。固然也要谢谢我们杨睿智、陈松战两位先生无论什么样的问题,都给出了异常专业的解答,我想我们观众也是受益匪浅,也异常谢谢我们观众对于我国高能物理的生长有这么深挚的兴趣。我们不只是经常要奔向星辰大海,我们在地面上也可以接受许多星辰大海的信息,经常有许多科学发现跟人人分享。随着几个月之内我们拉索到达全功率运行,所有探测器都市上线,未来一定会不停的会有更多更主要的科学功效跟人人分享。谢谢人人。

杨睿智:谢谢人人,人人再见。

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