宇宙線研究進展課件

1、宇宙線研究進展幾十年來，何先生一直以極大的熱情，持續(xù)地關注和支持我國的宇宙線研究:研究方向的開拓,研究課題的建立,人員、經費,指導、鼓勵.對宇宙線學科意義的重視 ,對相關學科之間深刻聯系的洞察.宇宙線人們唯一可以獲得的來自太陽系外的物質樣品. 宇宙線是微觀粒子，屬于“非常小”的微觀世界； 宇宙線來自宇宙空間，聯系于“非常大”的宇觀世界. 天然地將非常小的世界與非常大的世界相聯系. 這一特質，決定了宇宙線研究所具有的生命力. 近二十年，這一特質愈為充分地在宇宙線研究中顯現.1912年發(fā)現.1912 - 30 初，早期的宇宙線研究階段. 地面上（大氣層下）宇宙線的特性： 強度隨經度、緯度、方向、高

2、度、時間等的變化. 大氣層下宇宙線的現象學研究.30 初50 初，中期的宇宙線研究階段.1932, e+1937, 1947, 、 發(fā)現新粒子， 了解電磁相互作用， 了解弱相互作用， 初步探索強相互作用.50 初，建造高能加速器成為必然趨勢.以加速器實驗為基礎，粒子物理獲得巨大發(fā)展.到70，電弱統(tǒng)一和QCD相繼發(fā)展成熟， “粒子物理的標準模型”.標準模型又被隨后幾乎所有的新實驗結果所證實.預言的一些粒子（除Higgs粒子）相繼被發(fā)現.50 以后，宇宙線研究重點向兩個方面轉移：走向更高的能區(qū) 高于加速器能區(qū)的粒子相互作用研究, 觀測廣延大氣簇射, 宇宙線能譜延續(xù)到1020eV以上 .走向空間觀測

3、地外空間的宇宙線令人耳目一新. 輻射帶、太陽風、太陽質子， 宇宙線元素豐度， 重核同位素， 時鐘同位素, 等.日地空間環(huán)境，太陽宇宙線，銀河宇宙線的起源、加速和傳播.到上一世紀80 初，宇宙線的觀測和研究大致經歷了:地面宇宙線現象學;發(fā)現新粒子，了解粒子相互作用;超高能宇宙線作用;日地空間、太陽宇宙線、銀河宇宙線.八十年代初以后：超過標準模型的粒子物理和宇宙學的結合.兩個方面的動因：一、粒子物理的最新發(fā)展在“非一般物理條件下”，需要新的理論；具有更大對稱性的理論，更大范圍力的統(tǒng)一的理論. 大統(tǒng)一、超對稱、弦理論等.對其檢驗和甄選，很難再依靠加速器實驗，而非加速器實驗（其中許多是宇宙線實驗）則可

4、以提供不可替代的機會.二、宇宙學的最新進展熱大爆炸宇宙學的成功.粒子物理新理論預言的所有粒子，所有相互作用在早期宇宙的極高溫條件下都曾存在.在宇宙膨脹、溫度降低、在相應的對稱性破缺的相變中，相應的粒子就可能保留下來，穩(wěn)定的粒子就可能存活到今天，成為今日宇宙線的一個組分.80以后，近期的宇宙線研究主要的物理目標： 尋找暗物質粒子， 尋找反物質粒子， 尋找質子衰變信號和磁單極子， 尋找恒星塌縮中微子， 觀測太陽中微子、大氣中微子， 極高能量的宇宙線， 具體的宇宙線源,等.重要研究的結果有：SN1987A中微子，第一次觀察到恒星塌縮中微子；太陽中微子和大氣中微子的觀測，中微子振蕩的證據；1020eV

5、累積了20個事例，引發(fā)了十分活躍的物理研究；在TeV能區(qū)，確認了十來個銀河的和河外的高能粒子源.已經(或正在)建造一系列大型、精密的宇宙線觀測設備，具代表性的如：地下 8 萬噸水契侖可夫探測器；3000 km2 的廣延大氣簇射陣列；大型精密空間磁譜儀；大氣契侖可夫成像望遠鏡陣列；250 kg 高純NaI暗物質探測器; 等.正在籌建的具代表性的如：ICEcube，1 km3 冰契侖可夫探測器；OWL和EUSO，覆蓋10萬 km2面積的極高能宇宙線探測器;地中海和貝加爾湖的深水契侖可夫探測器; 等. 前所未有地，天文學的發(fā)現極大地影響著粒子物理的前沿研究；前所未有地，粒子物理的建樹極大地影響著天體物理及宇宙物理的進展；大自然