KEK Cosmophysics Group Inaugural Conference "Accelerators in the Universe" pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Kodama, Hideo (EDT)

出品人:

页数:242

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 190.97

装帧:

isbn号码:9780735405677

丛书系列:

图书标签:

• 宇宙加速器
• 宇宙物理学
• 高能物理学
• 天体物理学
• 等离子体物理学
• 空间物理学
• KEK
• 会议论文集
• 粒子加速器
• 天文学

宇宙加速器：探索宇宙中最剧烈的能量现象 书籍简介 本书汇集了来自全球顶尖科研机构的学者，旨在深入探讨宇宙中普遍存在的“加速器”现象，以及这些现象在理解宇宙起源、演化和基本物理规律中的核心作用。从太阳系内的日冕加热到星系际空间中的高能粒子，从黑洞喷流到宇宙大爆炸的余晖，我们都能瞥见能量被加速到惊人程度的踪迹。本次 Inaugural Conference（创始会议）的召开，正值我们对这些宇宙加速机制的认知进入一个新纪元之际。 第一部分：宇宙加速器的普适性与基础理论 宇宙加速器并非局限于某个特定的天体或区域，而是广泛存在于宇宙的各个尺度。本书的第一部分将着重梳理和回顾当前关于宇宙加速器形成和运作的基础理论。 等离子体物理学的核心地位： 宇宙中的大多数物质都以等离子体的形式存在，而等离子体正是加速器能够运作的天然温床。磁场在等离子体中扮演着至关重要的角色，它能够约束、引导甚至驱动粒子的加速。本书将详细介绍米粒尺度上的等离子体不稳定性如何引发大尺度的能量耗散和粒子加速。我们将探讨磁场重联（magnetic reconnection）这一关键过程，它被认为是空间和天体物理中许多剧烈能量释放事件（如太阳耀斑、磁层亚暴）的根本原因。从理论模型到观测证据，我们将深入解析磁场重联在不同宇宙环境中如何将储存的磁能转化为动能和高能粒子。 加速机制的多样性： 宇宙中的加速过程并非单一模式，而是存在多种并存且相互作用的机制。本书将详细介绍几种主要的粒子加速机制： 费米加速（Fermi Acceleration）： 这是早期提出的、影响深远的加速理论。我们将区分第一类费米加速（朗道等在加速器中的范例）和第二类费米加速（在磁场不均匀区域内的弹性碰撞）。我们将重点关注在宇宙尺度上，例如超新星遗迹中的弓形激波（bow shocks）和星系团中的射电晕（radio halos）等场所，第二类费米加速如何持续地将粒子加速到极高能量。 导数加速（Drift Acceleration）： 在非均匀磁场和电场中，粒子的导数运动可以导致能量的增加。本书将探讨在黑洞吸积盘、中子星磁层等极端环境下，导数加速的独特作用。 波浪加速（Wave-Particle Interactions）： 宇宙等离子体中传播的各种波（如阿尔芬波、磁声波）可以与粒子发生共振相互作用，从而将能量传递给粒子。我们将讨论不同类型的等离子体波如何驱动不同能量范围的粒子加速。 相对论性效应的考量： 当粒子能量达到相对论性尺度时，其行为将遵循狭义相对论的规律。本书将强调在研究宇宙极端加速现象时，必须将相对论性效应纳入考虑，例如相对论性伽马射线爆发（GRBs）和活动星系核（AGN）的喷流。 第二部分：聚焦太阳系内的加速器 太阳是我们最近的恒星，也是研究宇宙加速器现象的天然实验室。本书的第二部分将聚焦于太阳系内的各种加速器，并从中提炼出普遍适用的物理原理。 太阳风的起源与加速： 太阳风并非简单的恒星外层大气逸散，而是经过一个复杂的加速过程。本书将回顾目前主流的太阳风加速理论，包括磁场重联、阿尔芬波耗散等，以及它们在加速太阳风粒子到行星际空间中的作用。我们将讨论不同类型的太阳风（如快太阳风和慢太阳风）可能源于不同的加速区域和机制。 太阳耀斑与日冕物质抛射（CMEs）： 太阳表面时不时爆发的耀斑和CMEs是太阳系中最剧烈的能量释放事件。本书将详细分析这些事件中的粒子加速过程，特别是磁场重联在其中扮演的关键角色。我们将探讨耀斑期间加速的质子和电子如何成为宇宙射线的重要来源，以及CMEs 如何将大量等离子体和磁场抛入行星际空间，并可能触发地球空间的磁层亚暴。 行星磁层中的加速： 地球及其他行星的磁层是粒子加速的另一个重要场所。本书将深入探讨行星磁层中的各种加速机制，包括磁场重联（特别是在磁层顶和磁尾）、亚暴期间的快速加速、以及地球极光中观测到的粒子加速现象。我们将讨论这些加速过程如何影响行星的空间环境，以及它们与太阳风之间的相互作用。 宇宙射线在太阳系内的传播与调制： 太阳系内的加速器产生的高能粒子（宇宙射线）在进入行星际空间后，还会受到太阳风、行星磁场以及银河系宇宙射线的影响。本书将讨论宇宙射线在太阳系内的传播模型，以及太阳活动如何调制地球上的宇宙射线通量。 第三部分：星系与宇宙尺度的加速器 当我们将目光投向更广阔的宇宙，加速器现象变得更加宏伟和普遍。本书的第三部分将聚焦于星系及其尺度上的加速器，探讨它们在宇宙演化中的作用。 超新星遗迹：宇宙射线的摇篮： 超新星爆发是恒星演化的终结，也是宇宙粒子加速的重要源头。本书将深入研究超新星遗迹中的激波加速过程。我们将回顾通过射电、X射线和伽马射线观测获得的证据，表明超新星遗迹是将粒子加速到银河系宇宙射线能量谱上限的关键场所。我们将讨论激波前沿的不稳定性如何与粒子加速相互作用，以及如何解释观测到的高能粒子谱。 活动星系核（AGN）与喷流： 位于星系中心的超大质量黑洞在其吸积物质的过程中，能够产生强大的喷流，并将粒子加速到极高能量。本书将详细分析AGN喷流中的加速机制，包括磁场重联、等离子体不稳定性以及与周围介质的相互作用。我们将讨论喷流如何将能量和高能粒子传递到星系际空间，以及它们对星系演化的影响。 星系团中的加速： 星系团是宇宙中最大的引力束缚结构，其中也孕育着活跃的加速过程。本书将探讨星系团中心黑洞活动、星系碰撞以及等离子体湍流等过程如何驱动粒子加速。我们将重点关注星系团中的弥散射电辐射（diffuse radio emission）是如何由这些加速的电子产生的，以及它们如何为我们提供关于星系团内部物质分布和动力学的信息。 宇宙背景辐射的起源与加速： 即使是宇宙大爆炸的余晖，也可能与早期宇宙的加速过程有关。本书将简要回顾早期宇宙中的一些加速机制假说，以及它们如何影响宇宙微波背景辐射（CMB）的观测。 第四部分：观测技术与未来展望 对宇宙加速器的深入理解离不开先进的观测技术。本书的第四部分将回顾当前用于研究宇宙加速器的主要观测手段，并展望未来的发展方向。 电磁波谱的观测： 从射电望远镜到X射线和伽马射线天文台，不同的电磁波段提供了关于加速粒子发出的不同信号。本书将介绍如何利用不同波段的观测来揭示粒子加速的能量、通量和谱特性。 直接粒子探测： 卫星和探测器可以直接测量太阳风、行星磁层中的粒子，以及地球大气层中的宇宙射线。本书将讨论这些直接探测所提供的宝贵信息，以及它们如何帮助我们验证和修正理论模型。 引力波天文学的潜力： 虽然本书主要关注电磁波和粒子观测，但引力波天文学的兴起也为我们提供了一个全新的视角来研究宇宙中的剧烈事件，例如黑洞和中子星的合并，这些事件很可能伴随着显著的粒子加速过程。 下一代观测设施： 本书将展望未来几十年内可能投入使用的新一代望远镜和探测器，例如大型射电干涉阵列、高能伽马射线望远镜和空间粒子探测器，它们将能够以前所未有的灵敏度和分辨率来探测宇宙加速器，从而开启对宇宙能量机制理解的新篇章。 结论 “宇宙加速器”现象是理解宇宙从微观粒子到宏观结构演化的关键。本次 Inaugural Conference 汇聚了该领域的顶尖科学家，通过深入的学术交流，我们不仅回顾了过去的研究成就，更重要的是，为未来的研究指明了方向。本书的出版，将成为这一重要科学领域的一个里程碑，激励着新一代的科学家投身于探索宇宙中最令人着迷的能量现象。

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