宇宙線研究進展.ppt

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(guān)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(jīng)費, 指導(dǎo)、鼓勵. 對宇宙線學(xué)科意義的重視 , 對相關(guān)學(xué)科之間深刻聯(lián)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(zhì)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(lián)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(lián)系. 這一特質(zhì)，決定了宇宙線研究所具有的生命力. 近二十年，這一特質(zhì)愈為充分地在宇宙線研究中顯現(xiàn).,1912年發(fā)現(xiàn). 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(jīng)度、緯度、方向、高度、時間等的變化. 大氣層下宇宙線的現(xiàn)象學(xué)研究.,30 初50 初，中期的宇宙線研究階段. 1932, e+ 1937, 1947, 、 發(fā)現(xiàn)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(chǔ)，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(jié)果所證實. 預(yù)言的一些粒子（除Higgs粒子）相繼被發(fā)現(xiàn).,50 以后，宇宙線研究重點向兩個方面轉(zhuǎn)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 地外空間的宇宙線令人耳目一新. 輻射帶、太陽風(fēng)、太陽質(zhì)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(jīng)歷了: 地面宇宙線現(xiàn)象學(xué); 發(fā)現(xiàn)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(xué)的結(jié)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）則可以提供不可替代的機會.,二、宇宙學(xué)的最新進展 熱大爆炸宇宙學(xué)的成功. 粒子物理新理論預(yù)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(yīng)的對稱性破缺的相變中，相應(yīng)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(zhì)粒子， 尋找反物質(zhì)粒子， 尋找質(zhì)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(jié)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(jù)； 1020eV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(jīng)(或正在)建造一系列大型、精密的宇宙線觀測設(shè)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(zhì)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(xué)的發(fā)現(xiàn)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