宇宙线研究进展.ppt

宇宙线研究进展,几十年来，何先生一直以极大的热情，持续地关注和支持我国的宇宙线研究: 研究方向的开拓, 研究课题的建立, 人员、经费, 指导、鼓励. 对宇宙线学科意义的重视 , 对相关学科之间深刻联系的洞察.,宇宙线人们唯一可以获得的来自太阳系外的物质样品. 宇宙线是微观粒子，属于“非常小”的微观世界； 宇宙线来自宇宙空间，联系于“非常大”的宇观世界. 天然地将非常小的世界与非常大的世界相联系. 这一特质，决定了宇宙线研究所具有的生命力. 近二十年，这一特质愈为充分地在宇宙线研究中显现.,1912年发现. 1912 - 30 初，早期的宇宙线研究阶段. 地面上（大气层下）宇宙线的特性： 强度随经度、纬度、方向、高度、时间等的变化. 大气层下宇宙线的现象学研究.,30 初50 初，中期的宇宙线研究阶段. 1932, e+ 1937, 1947, 、 发现新粒子， 了解电磁相互作用， 了解弱相互作用， 初步探索强相互作用.,50 初，建造高能加速器成为必然趋势. 以加速器实验为基础，粒子物理获得巨大发展. 到70，电弱统一和QCD相继发展成熟， “粒子物理的标准模型”. 标准模型又被随后几乎所有的新实验结果所证实. 预言的一些粒子（除Higgs粒子）相继被发现.,50 以后，宇宙线研究重点向两个方面转移： 走向更高的能区 高于加速器能区的粒子相互作用研究, 观测广延大气簇射, 宇宙线能谱延续到1020eV以上 .,走向空间观测 地外空间的宇宙线令人耳目一新. 辐射带、太阳风、太阳质子， 宇宙线元素丰度， 重核同位素， 时钟同位素, 等. 日地空间环境， 太阳宇宙线， 银河宇宙线的起源、加速和传播.,到上一世纪80 初，宇宙线的观测和研究大致经历了: 地面宇宙线现象学; 发现新粒子，了解粒子相互作用; 超高能宇宙线作用; 日地空间、太阳宇宙线、银河宇宙线. 八十年代初以后： 超过标准模型的粒子物理和宇宙学的结合.,两个方面的动因： 一、粒子物理的最新发展 在“非一般物理条件下”，需要新的理论； 具有更大对称性的理论，更大范围力的统一的理论. 大统一、超对称、弦理论等. 对其检验和甄选，很难再依靠加速器实验，而非加速器实验（其中许多是宇宙线实验）则可以提供不可替代的机会.,二、宇宙学的最新进展 热大爆炸宇宙学的成功. 粒子物理新理论预言的所有粒子，所有相互作用在早期宇宙的极高温条件下都曾存在. 在宇宙膨胀、温度降低、在相应的对称性破缺的相变中，相应的粒子就可能保留下来，稳定的粒子就可能存活到今天，成为今日宇宙线的一个组分.,80以后，近期的宇宙线研究 主要的物理目标： 寻找暗物质粒子， 寻找反物质粒子， 寻找质子衰变信号和磁单极子， 寻找恒星塌缩中微子， 观测太阳中微子、大气中微子， 极高能量的宇宙线， 具体的宇宙线源,等.,重要研究的结果有： SN1987A中微子，第一次观察到恒星塌缩中微子； 太阳中微子和大气中微子的观测，中微子振荡的证据； 1020eV累积了20个事例，引发了十分活跃的物理研究； 在TeV能区，确认了十来个银河的和河外的高能粒子源.,已经(或正在)建造一系列大型、精密的宇宙线观测设备，具代表性的如： 地下 8 万吨水契仑可夫探测器； 3000 km2 的广延大气簇射阵列； 大型精密空间磁谱仪； 大气契仑可夫成像望远镜阵列； 250 kg 高纯NaI暗物质探测器; 等. 正在筹建的具代表性的如： ICEcube，1 km3 冰契仑可夫探测器； OWL和EUSO，覆盖10万 km2面积的极高能宇宙线探测器; 地中海和贝加尔湖的深水契仑可夫探测器; 等.,前所未有地，天文学的发现极大地影响着粒子物理的前沿研究； 前所未有地，粒子物理的建树极大地影响着天体物理及宇宙物理的进展； 大自然