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搜寻第二个地球——系外地球(ET)巡天计划

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空间科学学报 2024年第3期44卷 400-424页

作者：葛健陈雯陈永和宋宗玺王坚张辉李岩臧伟呈周丹张永帅陈琨阳应权毛淑德黄煦药新雨李兴隆姜海娇于涌唐正宏董峰高伟张鸿飞申超王峰涛魏传新杨宝玉李豫东文林张朋军张聪聪谢基伟马波邓洪平刘慧根段旭亮王昊宇黄江江高扬王伊菲王磊秦根健刘欣宇高婕中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院微小卫星创新研究院上海201304 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学技术大学合肥230026 清华大学天文系北京100190 南昆士兰大学天体物理中心图文巴QLD4350 中国航天科技集团公司第八研究院803研究所上海201109 中国科学院新疆理化技术研究所乌鲁木齐830011 南京大学天文系南京210023 中山大学物理与天文学院珠海519082

系外地球科学卫星(ET)将通过采用空间大视场超高精度测光这一关键技术在国际上率先突破生命起源中的系外地球存在及其演化这一重大前沿科学问题. ET卫星将在日地拉格朗日L2点晕(Halo)轨道部署由6台广角凌星望远镜和1台微引力透镜望远镜... 详细信息

系外地球科学卫星(ET)将通过采用空间大视场超高精度测光这一关键技术在国际上率先突破生命起源中的系外地球存在及其演化这一重大前沿科学问题. ET卫星将在日地拉格朗日L2点晕(Halo)轨道部署由6台广角凌星望远镜和1台微引力透镜望远镜构成的空间天文台,结合凌星法和微引力透镜法,利用空间超大视场和超高精度的光学测光观测,首次发现富有重要意义、被广泛关注的系外地球,并确定其发生率,对目前了解甚少的类地行星和流浪行星进行国际上第一次大规模的种群普查,首次发现流浪地球,并确定其发生率,揭示类地行星和流浪行星起源,为地外生命探寻提供候选者和新方向. ET卫星的观测结果、统计研究以及和对理论的检验将回答系外地球在宇宙中有多普遍,类地行星是如何形成和演化的,流浪行星又是如何起源的这些亟待解决的前沿科学问题.对ET卫星发现的系外地球样本的后随观测,将精确测量其质量、密度和大气成分,有助于深入分析宜居性特征.此外,对ET新发现的大量各种系外行星样本的研究,以及对理论的检验将推动这些种类的行星形成和演化规律的更深入认识, ET的大量高精度、高频次和长基线测光数据将推动星震学、银河系考古学、时域天文学、双星和双星黑洞等领域的研究.

关键词：系外行星类地行星宜居带凌星微引力透镜测光

基于数值模拟的大口径高精度射电望远镜台址风障优化设计研究

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天文学报 2024年第2期65卷 15-27页

作者：何飞龙许谦王娜李琳黄释怡中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 中国科学院射电天文重点实验室乌鲁木齐830011 新疆射电天体物理重点实验室乌鲁木齐830011 新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830046 西华师范大学物理与天文学院南充637002

随着射电望远镜口径增大、观测频率提高,对其指向精度的要求也越来越高.然而,望远镜服役于野外台站,台址风扰对天线指向精度的影响在高频段观测时已不能忽略.由于风扰的时变性,现有的抗风方法无法保障大口径高指向精度望远镜在高频段的... 详细信息

随着射电望远镜口径增大、观测频率提高,对其指向精度的要求也越来越高.然而,望远镜服役于野外台站,台址风扰对天线指向精度的影响在高频段观测时已不能忽略.由于风扰的时变性,现有的抗风方法无法保障大口径高指向精度望远镜在高频段的有效观测时长.因此,提出了一种基于风障精确布置改善台址风环境的方法.通过数值模拟构建了风障仿真模型,并将仿真结果与风洞实测数据比较,两种孔隙率风障的平均误差分别为3.7%和6.1%,保证了风障模型的可靠性.以新疆奇台射电望远镜(QiTai radio Telescope,QTT)台址为例,基于QTT台址斜坡地形构建了计算域模型,开展单风障不同高度、不同孔隙率的系列风场仿真试验,得到了风障参量与下游挡风效果的关系.基于单风障合理高度和最优孔隙率设置南北风障,仿真结果表明在确定高度下最优孔隙率可以组合,孔隙率0.1-0.1组合的风障挡风效果最优,南方向来风在天线区域可以有效降低75%以上的风速.

关键词：望远镜方法:数值台址风障风场调控

探索四极形变和单粒子共振态在N=28壳闭核40Mg中的作用

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中国科学:物理学力学天文学 2024年第10期54卷 151-160页

作者：曹雪能吴雪何晨方基宇周鲜鲜安徽财经大学管理科学与工程学院蚌埠医科大学公共基础学院安徽理工大学力学与光电物理学院

共振在许多物理现象的形成中起着至关重要的作用.本文首先介绍了单粒子共振态的研究意义和研究方法,其次详细阐述了复动量表象（CMR）方法在研究奇特核方面的优势,最后介绍了极其丰中子核40Mg的研究意义.40Mg的基态表现得像一个单中子晕... 详细信息

共振在许多物理现象的形成中起着至关重要的作用.本文首先介绍了单粒子共振态的研究意义和研究方法,其次详细阐述了复动量表象（CMR）方法在研究奇特核方面的优势,最后介绍了极其丰中子核40Mg的研究意义.40Mg的基态表现得像一个单中子晕.为了弄清导致这种晕现象的原因,如大的形变或零势能面附近的共振态等.本文采用CMR方法探讨了40Mg的弱束缚结构,计算了随四极形变演化的束缚态与共振态的能量及宽度.结果显示,p-f轨道反转、幻数N=28消失和一定的形变存在.本文还进一步分析了价中子所占能级主要组分的占比、密度分布和波函数,发现40Mg是一个由p-波配置主导的长椭晕核.这一晕现象可能源自强的四极相关和混合p-f轨道驱动的长椭形变,使得具有低-l组分的单粒子态数量增加.这些发现揭示了弱束缚态或连续谱中的低-l组分轨道有助于晕的形成.本发现对进一步探索更多奇特核中晕特征与形变效应和连续谱耦合之间的关系是必要的.

关键词：四极形变单粒子共振态 CMR方法晕

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人机意识转移技术探索中的脑电波物理学研究

系统科学学报 2022年第1期30卷 61-63页

作者：沈小寒曼尼托巴大学物理学与天文学系曼尼托巴温尼伯R3T 2N2

以往的科学认为永生是不可能的。科学从研究物质、能量发展到研究信息时,“永生科学”就将成为科学研究新领域。信息与物质能量既相互关联,又相互独立,由此演绎出意识信息与身体具有相互独立性的信息生命观,成为永生科学的基本理论。意... 详细信息

以往的科学认为永生是不可能的。科学从研究物质、能量发展到研究信息时,“永生科学”就将成为科学研究新领域。信息与物质能量既相互关联,又相互独立,由此演绎出意识信息与身体具有相互独立性的信息生命观,成为永生科学的基本理论。意识具有独特的自我固有频率,以脑电波为直接载体。更加精密完善的脑电波信息测量技术将实现意识与自我的全息转移。脑电波存储技术将给予现代人们等待未来永生的希望。

关键词：永生脑电波意识信息储存

原子核链式α结团结构及其动力学的协变密度泛函理论研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第9期54卷 46-56页

作者：张丹丹任政学赵鹏巍北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室北京100871 于利希研究中心原子核物理所和高等计算所德国于利希D-52425 波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究所德国波恩D-53115

本文回顾了基于协变密度泛函理论研究原子核链式α结团结构及其动力学的现状.协变密度泛函理论以核子为基本自由度,可以自洽地给出具有α结团现象的原子核链式结团结构.结合推转平均场方法,相关研究揭示了碳同位素链式结团结构中自旋和... 详细信息

本文回顾了基于协变密度泛函理论研究原子核链式α结团结构及其动力学的现状.协变密度泛函理论以核子为基本自由度,可以自洽地给出具有α结团现象的原子核链式结团结构.结合推转平均场方法,相关研究揭示了碳同位素链式结团结构中自旋和同位旋的相干效应.随着转动频率的增加,中子的σ轨道(平行于对称轴的轨道)的能量在科氏力作用下降低,进而被价中子占据,预示着链式结构更容易在丰中子原子核的高角动量态中发现.类似的现象同样出现在丰质子的3α和4α链式结团结构中,并且价质子能在更低的角动量下占据质子的σ轨道.三维格点空间的协变密度泛函理论研究表明:转动频率在2.0–3.5 MeV区间内,12C中的链式结团结构是位能面上的极小,表现出对弯曲运动和裂变的稳定性.进一步,含时协变密度泛函理论给出了^(4)He+^(8)Be和^(4)He+^(10)Be共振散射形成^(12)C和^(14)C链式结团结构的动力学过程,并发现价中子的动力学同位旋效应减缓了结团的纵向振荡,使得形成的^(14)C链式结团结构有更长的寿命.

关键词：协变密度泛函理论原子核结团链式结团结构原子核转动共振散射

基于中国空间站的星际与行星际尘埃的捕获与溯源

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中国科学:物理学力学天文学 2024年

作者：王舒李爱根高健侯锡云白永林王慎姜碧沩郑锦坤赵瑞宁张伶俐谭盼刘继峰中国科学院国家天文台中国科学院大学天文与空间科学学院北京师范大学物理与天文学院南京大学天文与空间科学学院中国科学院西安光学精密机械研究所

物质是宇宙的基础,研究宇宙必须对其物质组成进行研究.宇宙中恒星际和行星际尘埃物质携带着恒星和太阳系形成与演化的丰富信息.目前对宇宙尘埃的研究主要基于间接手段,无法精确判定其化学组成、结构形态、尺寸分布以及来源等关键信息. 6... 详细信息

物质是宇宙的基础,研究宇宙必须对其物质组成进行研究.宇宙中恒星际和行星际尘埃物质携带着恒星和太阳系形成与演化的丰富信息.目前对宇宙尘埃的研究主要基于间接手段,无法精确判定其化学组成、结构形态、尺寸分布以及来源等关键信息. 60年来,人们一直尝试利用探空火箭、航天器、空间站、卫星、深空探测器等进行宇宙尘埃物质的直接研究,目前尘埃的“原位”探测数据或采样返回数据主要用于样本数量的统计分布特性研究以及物质成分分析,对样本的溯源工作并不多见.本文总结了恒星际与行星际尘埃颗粒的间接性质研究结果,已有的原位探测项目及进展,并拟利用我国空间站平台开展宇宙尘埃颗粒的捕获与溯源,准确判断返回的尘埃颗粒是来自于恒星际还是行星际,并对溯源的尘埃颗粒在实验室内进行详细理化分析和研究.

关键词：星际尘埃行星际尘埃中国空间站

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龙虾眼X射线光学器件的曲率半径统计规律

光学学报 2024年第13期44卷 316-323页

作者：张彬张臣黎龙辉戴妍峰贾振卿凌志兴姜博文张双南中国科学院国家天文台空间天文与技术重点实验室北京100012 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 北方夜视技术股份有限公司江苏南京211106 北方夜视科技(南京)研究院有限公司江苏南京211106 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

Angel型龙虾眼微孔光学(MPO)器件的独特之处在于其具备出色的4π立体角聚焦能力和最优的有效面积-质量比之一。其需要经过球面热成型处理,形成曲率半径球面,确保器件上百万量级反射X射线的微通道指向会聚于曲率中心一半位置处。因此MPO... 详细信息

Angel型龙虾眼微孔光学(MPO)器件的独特之处在于其具备出色的4π立体角聚焦能力和最优的有效面积-质量比之一。其需要经过球面热成型处理,形成曲率半径球面,确保器件上百万量级反射X射线的微通道指向会聚于曲率中心一半位置处。因此MPO器件的X射线及光学性能与器件的曲率半径息息相关。本文对空间先导专项二期项目爱因斯坦探针宽视场望远镜所使用的468片MPO器件的曲率半径,分别采用X射线束流测试装置和自准直望远镜进行了测试,并分析了其统计特性。分析结果表明,在镜片热弯过程中,X射线球面曲率半径大于光学曲率半径,其差值存在两个峰值,分别为0.68%和1.52%。这表明X射线曲率半径和光学曲率半径存在不一致性;MPO器件的X射线曲率半径存在不均匀性,全片平均X射线曲率半径和镜片中心指向曲率半径相差0.50%。这表明后续需要进一步研究热成型相关工艺,提高球面的成型精度。

关键词：龙虾眼微孔光学器件 X射线光学统计学曲率半径

新型Janus二维材料VSiN电子结构和电极化特性的理论研究

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云南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：刘明阳房媛付艳红刘艺李广强何垚熊凯楚雄师范学院物理与电子科学学院云南大学物理与天文学院云南大学材料与能源学院

由于存在本征的电极化和内建电场，Janus二维材料可作为潜在的光催化水分离、太阳能电池和“自旋–谷”电子材料.然而，目前实现Janus二维材料的主要方法为采用同族元素进行表面原子替换，而固有Janus构型的二维材料却鲜有报道.通过第... 详细信息

由于存在本征的电极化和内建电场，Janus二维材料可作为潜在的光催化水分离、太阳能电池和“自旋–谷”电子材料.然而，目前实现Janus二维材料的主要方法为采用同族元素进行表面原子替换，而固有Janus构型的二维材料却鲜有报道.通过第一性原理计算，文章系统地研究了一种新型稳定的Janus二维材料VSiN3的电极化特性和电子特性.它的表面功函数差异可达0.93 eV，估算的内建电场强度为0.21 eV/?.进一步的电子结构计算表明，VSiN3是本征的间接带隙半导体，其禁带宽度为1.70 eV.研究发现VSiN3的价带顶和导带底存在van Hove反常，可以通过载流子掺杂实现Stoner铁磁相变.通过对VSiN3的电子结构及其应力效应的深入分析，得出VSiN3能够作为优秀的二维电子材料和Stoner铁磁相变材料.

关键词： Janus二维材料电极化电子特性应力调控

脉冲星J2313+4253的周期性消零和奇偶调制特性的研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第4期54卷 185-198页

作者：陈建玲温志刚王洪光王娜袁建平 Rai Yuen 闫文明韩伟李永宏王金鹏项斌斌运城学院物理与电子工程系运城044000 中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 广州大学天体物理中心广州510006 新疆大学机电工程学院乌鲁木齐830017

脉冲星子脉冲的强度调制特征对揭示脉冲星辐射过程和磁层几何具有重要意义.前人研究表明,PSR J2313+4253的单脉冲序列具有44倍和2倍自转周期的强度调制.其中2倍周期的调制周期被称为奇偶性调制,其物理起源并不清晰.本文利用佳木斯66 m... 详细信息

脉冲星子脉冲的强度调制特征对揭示脉冲星辐射过程和磁层几何具有重要意义.前人研究表明,PSR J2313+4253的单脉冲序列具有44倍和2倍自转周期的强度调制.其中2倍周期的调制周期被称为奇偶性调制,其物理起源并不清晰.本文利用佳木斯66 m射电望远镜的观测数据,对脉冲星J2313+4253在2250 MHz的单脉冲辐射特性进行了详细研究.通过相位分离涨落谱(LRFS)、谐频分离的涨落谱(HRFS)和二维涨落谱(2DFS)的分析方法,发现PSR J2313+4253的奇偶性调制来自于其短周期子脉冲漂移,并且调制现象展现出了时间依赖性.分析表明,旋转木马模型下,奇偶性调制可能起源于脉冲星火花放电过程中,辐射区子辐射束间边界不清晰而发生的混叠效应.

关键词：脉冲星单脉冲消零