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Geminga TeV晕周围星际介质的湍动特性

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中国科学院大学学报（中英文） 2024年第3期41卷 306-311页

作者：程皓麟朱辉陈天禄田文武崔晓红吴丹高启西藏大学宇宙线教育部重点实验室拉萨850000 中国科学院国家天文台北京100101 西藏大学理学院物理系拉萨850000 中国科学院大学北京100049

空间功率谱分析是研究星际介质湍动特性的常用方法。以此方法利用GALFA HI巡天数据分析Geminga附近一块中性氢云的湍动特性,其21 cm谱线积分亮温度图的空间功率谱符合幂律分布,谱指数为-4.0±0.1。与银河系内本地星际介质的功率谱(谱指... 详细信息

空间功率谱分析是研究星际介质湍动特性的常用方法。以此方法利用GALFA HI巡天数据分析Geminga附近一块中性氢云的湍动特性,其21 cm谱线积分亮温度图的空间功率谱符合幂律分布,谱指数为-4.0±0.1。与银河系内本地星际介质的功率谱(谱指数大于-3.0)相比,该云的功率谱较陡。分析陡谱的成因,排除了中性氢云在视线方向所取的速度宽度不足、云周围存在垂直于视线方向的有序磁场、能量传递过程中有损失等因素的影响。这个结果暗示Geminga周围可能存在一个区域,其内部湍动特性与银河系其他区域的湍动特性不同,进而导致了Geminga TeV晕中较低的扩散系数。

关键词：星际介质湍动 Geminga 空间功率谱分析

镱原子超精细诱导5d6s^(3)D_(1,3)→6s^(2)^(1)S_(0)E2跃迁及超精细常数的精确计算

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物理学报 2024年第9期73卷 58-69页

作者：赵国栋曹进梁婷冯敏卢本全常宏中国科学院国家授时中心西安710600 时间基准及应用重点实验室西安710600 中国科学院大学天文与空间科学学院北京101408 合肥国家实验室合肥230026

在镱原子中,利用5d6s^(3)D_(1)→6s^(2)^(1)S_(0)跃迁探索宇称破缺效应已经得到了深入的研究.但是5d6s^(3)D_(1)态与基态6s^(2)^(1)S_(0)之间的M1跃迁和超精细诱导E2跃迁很大程度上影响了宇称破缺信号的探测.因此,很有必要精确计算5d6s^... 详细信息

在镱原子中,利用5d6s^(3)D_(1)→6s^(2)^(1)S_(0)跃迁探索宇称破缺效应已经得到了深入的研究.但是5d6s^(3)D_(1)态与基态6s^(2)^(1)S_(0)之间的M1跃迁和超精细诱导E2跃迁很大程度上影响了宇称破缺信号的探测.因此,很有必要精确计算5d6s^(3)D_(1)态与基态6s^(2)^(1)S_(0)之间的M1跃迁和超精细诱导E2跃迁的跃迁概率.本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock理论精确计算了5d6s^(3)D_(1)→6s^(2)^(1)S_(0) M1跃迁和超精细诱导5d6s^(3)D_(1),3→6s^(2)^(1)S_(0) E2跃迁的跃迁概率.计算时详细分析了电子关联效应对跃迁概率的影响.此外,还分析了不同微扰态和不同超精细相互作用对跃迁概率的影响.本文计算的^(3)D_(1,2,3)和^(1)D_(2)态的超精细常数与实验测量结果符合得很好,从而证明了本文所用计算模型的合理性.结合实验测量的超精细常数和本文理论计算所得的核外电子在原子核处的电场梯度,重新评估了^(173)Yb原子核电四极矩Q=2.89(5)b,评估结果与目前被推荐的结果符合得很好.

关键词：超精细诱导跃迁镱原子超精细常数多组态Dirac-Hartree-Fock方法

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黑洞X射线双星中X射线反射成分的研究进展

天文学进展 2024年第1期42卷 58-75页

作者：靳沛张国宝王建成中国科学院云南天文台昆明650011 中国科学院大学北京100049 中国科学院天体结构与演化重点实验室昆明650011

反射是研究黑洞X射线双星的一个重要工具,有助于理解强引力场中所独有的许多物理过程。综合了观测和理论方面的研究,探讨了黑洞X射线双星中X射线反射成分的最新进展:(1)介绍了反射成分的相关物理过程和能谱形态特征;(2)回顾了近年来在黑... 详细信息

反射是研究黑洞X射线双星的一个重要工具,有助于理解强引力场中所独有的许多物理过程。综合了观测和理论方面的研究,探讨了黑洞X射线双星中X射线反射成分的最新进展:(1)介绍了反射成分的相关物理过程和能谱形态特征;(2)回顾了近年来在黑洞X射线双星不同能谱态中发现的反射成分及其特征;(3)回顾了反射模型的发展历史,并着重介绍了现有的反射模型,其中特别关注了最近发展起来的relxill模型;(4)探究了反射成分研究中的一些难点和挑战,例如吸积盘厚度和冕区性质的不确定性;(5)对未来黑洞X射线双星反射成分的研究进行了展望。

关键词：黑洞X射线双星吸积反射

基于NEATM和WISE数据的小尺寸近地小行星物理特性研究

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天文学报 2024年

作者：何浩卿季江徽孔旭姜浩轩胡寿村中国科学院紫金山天文台中国科学技术大学天文与空间科学学院中国科学院行星科学重点实验室北京空间飞行器总体设计部

小行星是太阳系中广泛分布的金属或岩石天体,直径从米级跨越到几百公里.它们蕴含了太阳系早期的信息,同时也可能会与地球轨道相交且撞击地球,因此研究小行星的物理参数、物质成分和表面性质对于了解太阳系行星的形成演化和近地天体防御... 详细信息

小行星是太阳系中广泛分布的金属或岩石天体,直径从米级跨越到几百公里.它们蕴含了太阳系早期的信息,同时也可能会与地球轨道相交且撞击地球,因此研究小行星的物理参数、物质成分和表面性质对于了解太阳系行星的形成演化和近地天体防御具有重要意义.以国际小行星中心(Minor Planet Center, MPC)获取直径D <160 m的小尺寸近地小行星共67颗作为研究对象,其中包含部分潜在威胁小行星(Potentially Hazardous Asteroids, PHA).基于NEATM (Near-Earth Asteroid Thermal Model),使用广域红外巡天望远镜(Wide-field Infrared Survey Explorer, WISE)的观测数据,利用反射光模型对太阳反射光进行了修正,使用动力学模型计算WISE观测历元的小行星轨道数据,计算了这67颗小尺寸近地小行星的直径和反照率.拟合过程采用马尔科夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)方法,与WISE的研究结果和MPC的数据进行了比较分析,给出了其分类特征.研究为小行星的观测和理论提供了有力的支持,可以更好地了解近地小行星的特征和演化.

关键词：小行星:近地小行星辐射机制:热辐射, Near-Earth Asteroid Thermal Model (NEATM) 方法:数据分析,Markov Chain Monte Carlo (MCMC)

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散射光场调控方法及应用(特邀)

光学学报 2024年第10期44卷 92-113页

作者：倪枫超刘海港陈险峰区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交通大学物理与天文学院上海200240 上海量子科学研究中心上海201315

波前整形方法通过改变入射光的相位模式分布来补偿由散射引起的相位畸变,使散射光子可以被有效地利用,从而实现散射光场调控。通过散射光场调控可以将有害的散射介质变成可控的光学元件,实现光的定向传输、动态检测等功能,为其在各领域... 详细信息

波前整形方法通过改变入射光的相位模式分布来补偿由散射引起的相位畸变,使散射光子可以被有效地利用,从而实现散射光场调控。通过散射光场调控可以将有害的散射介质变成可控的光学元件,实现光的定向传输、动态检测等功能,为其在各领域中的应用提供了一种强大的工具。本文在介绍光场散射特性及其调控方法原理的基础上,介绍了散射光场空间、偏振、频率、能量和轨道角动量等自由度的调控方法,随后重点介绍了散射光场调控在成像、通信、非线性光学、量子光学、光学检测、集成光学和光计算等领域的最新研究进展。

关键词：物理光学散射光场调控波前整形传输矩阵

非微扰的极早期宇宙现象学:共振的原初扰动与非高斯尾巴

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天文学报 2024年第3期65卷 1-27页

作者：蔡一夫何鑫宸马潇汉中国科学技术大学物理学院天文学系合肥230026 深空探测实验室合肥230026

在精确宇宙学的时代,多信使、高精度、小尺度的宇宙学观测在帮助人们从更加深刻的层面理解宇宙极早期的同时,也给基于线性近似和微扰展开宇宙学扰动理论带来了新的挑战.近年来,对原初引力波和原初黑洞的搜寻使得研究人员们对早期宇宙在... 详细信息

在精确宇宙学的时代,多信使、高精度、小尺度的宇宙学观测在帮助人们从更加深刻的层面理解宇宙极早期的同时,也给基于线性近似和微扰展开宇宙学扰动理论带来了新的挑战.近年来,对原初引力波和原初黑洞的搜寻使得研究人员们对早期宇宙在小尺度上的非线性非微扰过程产生了浓厚的研究兴趣.综述了在宇宙学小尺度上关于原初黑洞产生以及引力波研究取得的诸多进展,重点关注了使用Mathieu方程的共振效应来研究小尺度功率谱放大以及诱导产生可观测的原初引力波的方法.此外,还尝试探讨了非高斯尾巴对原初黑洞形成的影响.发现Mathieu方程所具备的共振效应可以提供一种有效的方法来刻画原初宇宙中小尺度的非微扰动力学过程,从而能够更好地理解原初黑洞的形成以及相关的引力波产生机制.同时,非微扰的非高斯性在原初黑洞形成中可能会产生不可忽视的影响.

关键词：宇宙学:暴胀理论早期宇宙原初引力波非高斯性原初黑洞

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超导动态电感探测器的噪声谱分析

物理学报 2024年第3期73卷 310-317页

作者：石中誉代旭城王浩宇麦展彰欧阳鹏辉王翼卓柴亚强韦联福刘旭明潘长钊郭伟杰舒诗博王轶文西南交通大学物理科学与技术学院量子光电实验室成都610031 南方科技大学深圳量子科学与工程研究所深圳518055 深圳国际量子研究院深圳518048 西南交通大学信息科学与技术学院信息量子技术实验室成都610031 中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室北京100049

动态电感探测器容易频域集成,作为一种新兴的超导探测器件在(亚)毫米及光学波段的天文探测和阵列成像中得到了初步应用.在单像素层面,动态电感探测器的暗噪声水平是关键指标之一.本文详细介绍了一种适用于动态电感探测器的噪声功率谱分... 详细信息

动态电感探测器容易频域集成,作为一种新兴的超导探测器件在(亚)毫米及光学波段的天文探测和阵列成像中得到了初步应用.在单像素层面,动态电感探测器的暗噪声水平是关键指标之一.本文详细介绍了一种适用于动态电感探测器的噪声功率谱分析方法,可以较好地平衡噪声频谱分辨率与方差性能,准确且高效地进行噪声谱分析.利用此方法,研究了两种工艺的超导铝动态电感探测器,发现在铝膜上下两层镀氮化硅膜的样品的频率噪声约为裸铝样品的25%—50%.基于这种双层氮化硅工艺,进一步研究了多种几何设计的集总结构铝动态电感探测器在不同微波功率和温度下的噪声特性,实验结果与典型的二能级系统噪声行为相符.本文的研究为动态电感探测器的噪声谱表征提供了一种标准方法,并为研制低噪声的超导铝动态电感探测器奠定了基础.

关键词：动态电感探测器超导谐振器噪声谱

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望远镜光程稳定性测量方案设计与分析

中国激光 2024年第6期51卷 100-108页

作者：海宏文孙启程赵凯邹濡锐闫勇中山大学(珠海校区)天琴中心&物理与天文学院国家航天局引力波研究中心天琴前沿科学中心天琴计划教育部重点实验室广东珠海519082

空间激光干涉测距系统对望远镜的光程稳定性提出了皮米级的要求。为了测量望远镜光程稳定性,基于法布里-珀罗(F-P)干涉仪设计了望远镜光程稳定性测量方案。介绍了基于PDH(Pound-Drever-Hall)锁频技术将望远镜腔内的光程长度变化转为激... 详细信息

空间激光干涉测距系统对望远镜的光程稳定性提出了皮米级的要求。为了测量望远镜光程稳定性,基于法布里-珀罗(F-P)干涉仪设计了望远镜光程稳定性测量方案。介绍了基于PDH(Pound-Drever-Hall)锁频技术将望远镜腔内的光程长度变化转为激光频率变化的测量原理。根据已有的实验数据分析了在光程稳定性测量公式中对稳定性测量结果有影响的物理量,并对测量方案中各部件引入的外部噪声进行测量和分析。实验结果表明:光程稳定性测量公式中绝对激光频率测量误差和望远镜腔自由光谱范围测量误差对望远镜皮米级光程稳定性测量的影响非常小,影响量分别为7.1×10^(-9)pm/Hz1/2和5.0×10^(-3)pm/Hz1/2。在1~100 mHz频段内,与测量方案中电子噪声、拍频测量噪声和剩余幅度调制噪声等效的光程噪声分别为0.14、0.01、3.57 pm/Hz1/2。为实现望远镜的皮米级光程稳定性测量,需要进一步开展抑制剩余幅度调制噪声方面的研究工作。

关键词：测量望远镜光程稳定性谐振腔测量方案

基于FPGA的星载被动型氢钟数字温控技术研究

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时间频率学报 2024年第2期47卷 90-96页

作者：胡旺旺王瑞帅涛陈鹏飞赵阳潘晓燕徐昊天上海大学上海200444 中国科学院上海天文台上海200030

原子钟作为一种量子时间计量仪器,温度变化对其长期性能有较大影响。微波谐振腔是被动型氢原子钟的核心,分析了温度变化对谐振腔物理特性的影响,为使被动型氢钟频率稳定度达到10^(-15)/d量级的要求,微波谐振腔部分的温度变化不能超过0.0... 详细信息

原子钟作为一种量子时间计量仪器,温度变化对其长期性能有较大影响。微波谐振腔是被动型氢原子钟的核心,分析了温度变化对谐振腔物理特性的影响,为使被动型氢钟频率稳定度达到10^(-15)/d量级的要求,微波谐振腔部分的温度变化不能超过0.02℃/d。本文设计了一种低噪声的精密温度控制系统,并对被动型氢原子钟进行温度控制。实验结果显示,当外界环境温度变化不超过1℃时,44 h内谐振腔腔中温度波动小于0.005℃,性能优异。该方案为被动型氢原子钟数字电路的后续改进提供了依据,可应用于小型化星载氢钟设计。

关键词：被动型氢原子钟频率稳定度微波谐振腔温度控制