Neutrinos and Explosive Events in the Universe pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Shapiro, Maurice M. (EDT)/ Stanev, Todor (EDT)/ Wefel, John P. (EDT)

出品人:

页数:436

译者:

出版时间:2005-10

价格:$ 123.17

装帧:Pap

isbn号码:9781402037474

丛书系列:

图书标签:

• Neutrinos
• Astrophysics
• Explosions
• Cosmology
• Particle Physics
• High Energy Physics
• Supernovae
• Neutron Stars
• Gamma-Ray Bursts
• Astroparticle Physics

天体物理前沿：从宇宙射线到引力波 本书深入探讨了现代天体物理学中的几个核心且极具活力的研究领域，聚焦于宇宙中最极端、能量最高的物理过程。我们将带领读者穿越广袤的宇宙空间，考察那些驱动着物质和能量在宇宙尺度上传输的关键机制。 第一部分：高能粒子与宇宙射线 宇宙射线，这些以接近光速运动的带电粒子流，是揭示宇宙深层物理规律的“信使”。本书首先构建了宇宙射线加速机制的理论框架。我们详述了费米加速机制（Fermi Acceleration）的两种主要形式——一级（一次）和二级（二次）——以及它们在超新星遗迹（SNR）和活动星系核（AGN）等高能环境中如何协同工作。 重点讨论了银河系内外的宇宙射线起源。对于低能到中能的宇宙射线，超新星遗迹被确认为主要的加速源。我们详细分析了如何通过同步辐射、康普顿散射以及与星际介质的相互作用来观测和确定这些遗迹中的粒子能谱。对于超高能宇宙射线（UHECRs，能量超过 $10^{18} ext{eV}$），本书探讨了其可能的站外源，如活跃的伽马射线暴（GRBs）或脉冲星风云（PWNs）的极端磁场结构。我们审视了GZK截止的物理限制，以及当前探测器如Pierre Auger天文台的数据如何挑战或支持这些模型。 此外，本书还专门开辟章节讨论了粒子传播与磁场影响。银河系和星系际介质中的随机磁场如何使这些带电粒子偏离原始路径，从而模糊了我们对精确源头的定位。这需要复杂的蒙特卡洛模拟来重建粒子轨迹，并分析不同磁场拓扑结构对最终观测到的宇宙射线各向异性的影响。 第二部分：伽马射线暴与极端爆发现象 伽马射线暴（GRBs）代表了宇宙中已知的最剧烈的能量释放事件。本书系统梳理了GRBs的分类、观测特征及其物理模型。 我们从短暴与长暴的区分开始，探讨了它们各自的预兆信号和宿主星系特征。长暴通常与大质量恒星的引力坍缩（即“Collapsar”模型）相关联，本书详细剖析了吸积盘形成、喷流的产生与准粒子加速过程。我们考察了“光致发火”（Fireball）模型，并解释了其在解释GRB的快速光变和宽广的光谱分布中的核心作用。 对于短暴，其起源主要指向双中子星并合（BNS Mergers）或中子星-黑洞并合（NS-BH Mergers）。本书结合了LIGO/Virgo的引力波数据（见第三部分），分析了这些事件的电磁对应体（如千新星 Kilonovae）的观测特征，特别是重元素（如金和铂）的形成机制——r-过程（快速中子捕获过程）。 本书深入分析了GRB的“重标度关系”（Scaling Relations），如Amati关系和Ghirlanda关系。这些关系虽然在物理起源上仍存在争议，但它们为我们估计GRB的内在光度提供了重要的工具。最后，我们探讨了GRB余辉（Afterglow）的辐射机制，从内部激波到外部激波，以及如何利用其在射电波段的长期演化来约束环境密度和喷流的能量。 第三部分：黑洞、中子星与引力波天体物理学 引力波天文学的兴起彻底改变了我们对致密天体的理解。本书将重点放在引力波源的产生、探测以及它们对极端物理的检验上。 首先，我们回顾了双致密星系统（Binary Compact Objects, BCOs）的演化模型。从它们在星团中的形成、轨道衰减（通过辐射的引力波能量损失）到最终的并合过程，本书详细阐述了这些系统的生命周期。 随后，我们专注于引力波信号的理论预测与数据分析。我们详细介绍了“拟牛顿近似”（Post-Newtonian Approximation）到数值相对论（Numerical Relativity, NR）的过渡，解释了如何构建精确的波形模板（如“易于比对”的波形模型）。对于LIGO/Virgo/KAGRA探测到的事件，本书对比了不同质量比双黑洞（BBHs）、双中子星（BNSs）和黑洞-中子星（BHNSs）并合信号的特征，特别是“潮汐效应”在中子星并合中扮演的关键角色。 本书还探讨了黑洞的性质检验。利用并合后系统的信号，我们如何检验强引力场下的爱因斯坦方程是否成立，并限制黑洞的“毛发”（No-Hair Theorem）。此外，对于中子星合并产生的宏观方程（Equation of State, EoS），本书分析了引力波信号对EoS的敏感性，如何帮助我们确定核物质在极端压力下的行为。 第四部分：脉冲星与磁层物理 脉冲星作为宇宙中最精确的“时钟”，是检验广义相对论和研究极端磁场物理的理想实验室。 本书详细阐述了脉冲星的辐射机制。从其快速自转、强大的磁场（高达 $10^{15} ext{G}$）如何扭曲时空、驱动磁层中的等离子体，到最终形成我们观测到的脉冲辐射。我们区分了拉莫尔辐射（Lamore Radiation）、回旋加速器线谱（Cyclotron Line）以及高能辐射的产生机制。 重点关注磁星（Magnetars）。这些具有宇宙中最强磁场的恒星，是研究磁场能量密度如何超过粒子质量能量的天然场所。我们分析了磁星耀斑（SGR bursts）的起源，特别是涉及磁场拓扑重构和磁场线重联的理论模型。 最后，本书讨论了脉冲星的计时阵列（PTAs），如NANOGrav和PPTA。这些阵列旨在利用纳赫兹引力波的随机背景信号来探测宇宙中超大质量黑洞并合产生的引力波，这代表了从单个致密星体物理到宇宙学尺度的重要跨越。 通过对这些复杂且相互关联的物理过程的深入探讨，本书旨在为读者提供一个全面且最新的天体物理图景，展示人类如何利用电磁波、粒子流和引力波这三大“信使”来解开宇宙的终极奥秘。

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