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中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(墨子巡天望远镜)

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青海科技 2024年第1期31卷 10-24页

作者：孔旭杨戟郑宪忠王坚范璐璐娄铮朱青峰王挺贵吴雪峰薛永泉张程赵海斌蔡萍中国科学技术大学天文学系合肥230026 天文与空间科学学院中国科学技术大学南京210023 中国科学院紫金山天文台南京210023 核探测与核电子学国家重点实验室中国科学技术大学合肥230026 中国科学院光电技术研究所成都610209

中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(即墨子巡天望远镜,WFST)是中国科学技术大学“双一流”学科平台建设项目,双方于2018年3月1日召开望远镜项目预研启动会,2019年7月正式开展望远镜建设,2023年8月望远镜建... 详细信息

中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(即墨子巡天望远镜,WFST)是中国科学技术大学“双一流”学科平台建设项目,双方于2018年3月1日召开望远镜项目预研启动会,2019年7月正式开展望远镜建设,2023年8月望远镜建成并开展调试观测,2023年9月17日望远镜首光仪式暨科学战略研讨会召开,并成功发布仙女座星系图片,标志着望远镜设备基本达到设计标准,已经可以开展天文观测研究。墨子巡天望远镜口径2.5米,采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术,可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像,配备7.65亿像素大靶面主焦相机,具备大视场、高像质、宽波段的特点。墨子巡天望远镜安置于青海省海西州茫崖市冷湖镇赛什腾山海拔4200米的天文台址,是冷湖天文观测基地首个投入运行并开展天文观测研究的大型设备。墨子巡天望远镜通过获取天体高精度位置和多波段亮度观测数据,监测移动天体和光变天体,高效搜寻和监测天文动态事件,可以在高能时域天文、太阳系天体普查、银河系结构和近场宇宙学等研究领域取得突破性原始创新成果。同时,墨子巡天望远镜将面向国家航天强国战略,开展太阳系近地天体等搜寻与监测研究,服务航天安全和深空探测战略需求。

关键词：光学望远镜图像巡天时域天文近地天体冷湖赛什腾山

利用均匀密度等离子体通道加速质子的RPA增强方案

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物理学报 2024年

作者：杨露王晓南陈鑫陈鹏帆夏倩雯熊力龙昊雨李林洋毛小保周海龙张玮炜兰小飞何阳帆西华师范大学物理与天文学院攀枝花第三高级中学校

本文提出了辐射压力加速与激光尾波场加速相结合的高能质子加速方案。该方案中在临界密度薄靶后端增加一个均匀密度等离子体通道获得了峰值能量为22.2GeV、截止能量为36.4GeV和电荷量为0.67nC的高能质子束,与质子在纯辐射压力加速中相比... 详细信息

本文提出了辐射压力加速与激光尾波场加速相结合的高能质子加速方案。该方案中在临界密度薄靶后端增加一个均匀密度等离子体通道获得了峰值能量为22.2GeV、截止能量为36.4GeV和电荷量为0.67nC的高能质子束,与质子在纯辐射压力加速中相比,其高能质子的截止能量可以提升一个数量级。结果证实了通过在近临界密度薄靶后面连接一个均匀密度等离子体通道,等离子体通道中激光激发的尾波场可以捕获经辐射压力过程预加速的质子并维持长时间的加速,最终获得高能质子,本文还研究了不同均匀密度等离子体通道中质子的加速情况,发现密度越高,则被加速质子的峰值能量和截止能量越高,电荷量也越大。该组合加速方案对高能质子束的产生与应用具有一定的指导意义。

关键词：辐射压力加速激光尾波场加速高能质子束等离子体通道

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

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

等容预压缩等离子体中的快点火热斑形成与燃烧波传播

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物理学报 2024年第5期73卷 247-256页

作者：王美乔徐泽鲲吴福源张杰中国科学院大学物理科学学院北京100049 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 上海交通大学物理与天文学院激光等离子体教育部重点实验室上海200240 上海交通大学 IFSA协同创新中心DCI联合研究团队上海200240

研究热斑点火物理过程对于实现聚变点火和高增益聚变放能具有重要意义,但是,迄今为止的大部分相关研究都是针对等压构型预压缩等离子体进行的,对等容构型预压缩等离子体中的热斑点火过程研究尚不充分.本文针对双锥对撞点火方案产生的等... 详细信息

研究热斑点火物理过程对于实现聚变点火和高增益聚变放能具有重要意义,但是,迄今为止的大部分相关研究都是针对等压构型预压缩等离子体进行的,对等容构型预压缩等离子体中的热斑点火过程研究尚不充分.本文针对双锥对撞点火方案产生的等容预压缩高密度等离子体,建立了描述热斑边界演化和核聚变燃烧的半解析模型.该模型表明,在等容预压缩高密度等离子体中的热斑边界,可以用对热斑产生的α粒子具有强烈吸收作用的激波波峰的位置来定义,且等容预压缩等离子体中的热斑点火过程也存在α粒子射程主导的自调节现象.通过考虑α粒子的空间不均匀沉积效应,可以利用该模型描述等容预压缩等离子体中热斑内部的温度和密度演化.使用该模型分析热斑在点火初期时刻的劳森参数和平均热斑温度发现,在快电子总能量相同情况下,能量较低的快电子束更有利于实现点火.辐射流体模拟程序O-SUKI-N的验证计算表明,本文提出的半解析模型的计算结果具有较强的合理性.

关键词：等容预压缩等离子体快点火热斑演化 α粒子沉积

1 MHz,273 W掺镱棒状光纤啁啾脉冲放大系统

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物理学报 2024年第13期73卷 142-147页

作者：王栋梁史卓王井上吴洪悦张晓辉常国庆中国科学院物理研究所光物理重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 上海交通大学物理与天文学院上海200240 华南理工大学材料科学与工程学院广州510275 季华实验室佛山528200 松山湖材料实验室东莞523808

掺镱超快光纤激光器因光束质量好、输出功率高而被广泛应用于科学研究、工业加工、医疗诊断等领域.大模场面积的棒状光纤可以提供平均功率在百瓦量级的高能量飞秒脉冲输出,本文基于掺镱棒状光纤搭建了啁啾脉冲放大系统,详细研究脉冲输... 详细信息

掺镱超快光纤激光器因光束质量好、输出功率高而被广泛应用于科学研究、工业加工、医疗诊断等领域.大模场面积的棒状光纤可以提供平均功率在百瓦量级的高能量飞秒脉冲输出,本文基于掺镱棒状光纤搭建了啁啾脉冲放大系统,详细研究脉冲输入功率对脉冲放大及压缩的影响.实验结果表明,在低放大功率下(<160 W)增大输入功率可提升放大效率且脉冲压缩质量基本不受影响;当放大功率进一步增大时,需选择合适的输入功率避免积累过量非线性相位.该啁啾脉冲放大系统可将20 W圆偏光输入放大至305 W,压缩后产生平均功率为273 W、能量为273μJ的264 fs脉冲,脉冲平均功率和峰值功率比Pedersen课题组(Pedersen M E,Johansen M M,Olesen A S,Michieletto M,Gaponenko M,Maack M D 2022 ***,475172)结果约提升了一倍.

关键词：超快光纤激光高平均功率脉冲放大

考虑长细比的岩土颗粒系统非稳态流动特征研究

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工程地质学报 2024年第1期32卷 1-7页

作者：黄雨王艺谙王宇杰同济大学土木工程学院上海200092 上海交通大学物理与天文学院上海200240

砂土等常见岩土颗粒系统在高速流动状态下具有显著的非稳态特征,其剪切速度分布与速度波动特征等均表现出显著的随机性。但目前颗粒系统细观特征对其宏观流动参数的影响尚不明确,针对岩土颗粒流动过程随机性特征参数的研究亟待加强。本... 详细信息

砂土等常见岩土颗粒系统在高速流动状态下具有显著的非稳态特征,其剪切速度分布与速度波动特征等均表现出显著的随机性。但目前颗粒系统细观特征对其宏观流动参数的影响尚不明确,针对岩土颗粒流动过程随机性特征参数的研究亟待加强。本文通过离散元环剪单元实验模拟,捕捉不同形状颗粒系统高速剪切流动过程中的宏微观特征。研究结果表明:(1)颗粒形状对系统宏观剪应力有较为显著的影响。颗粒长细比越大,其残余剪应力越大;(2)颗粒系统速度波动的空间分布同时受到剪切速度与边界效应两方面的影响。剪切速度越大,速度波动越大。边界对于颗粒速度波动具有一定的约束效应;(3)颗粒形状对系统速度波动大小有显著影响。颗粒越细长,微观速度波动越小;(4)形状特征对颗粒系统细观接触特征有显著影响。颗粒越细长,其平均配位数越大,出现较大粒间接触力的概率越小。

关键词：岩土颗粒流高速剪切颗粒形状 DEM 非稳态

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高频率分辨的金刚石NV色心宽频谱成像技术

物理学报 2024年

作者：申圆圆王博柯冬倩郑斗斗李中豪温焕飞郭浩李鑫唐军马宗敏李艳君伊戈尔·费拉基米罗维奇·雅明斯基刘俊中北大学半导体与物理学院太原工业学院电子工程系中北大学量子传感与精密测量山西省重点实验室俄罗斯国立莫斯科大学先进技术中心中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室日本大阪大学工学研究科精密科学应用物理学版

高分辨率宽频谱测量技术在天文学、无线通信、医学成像等领域具有重要应用价值。金刚石氮-空位（Nitrogen-Vacancy，NV）色心因其高稳定性、高灵敏度、实时监测、单点探测以及适用于长时间测量等特性已成为频谱分析仪备受关注的选择。... 详细信息

高分辨率宽频谱测量技术在天文学、无线通信、医学成像等领域具有重要应用价值。金刚石氮-空位（Nitrogen-Vacancy，NV）色心因其高稳定性、高灵敏度、实时监测、单点探测以及适用于长时间测量等特性已成为频谱分析仪备受关注的选择。目前，基于NV色心作为探测器的宽频谱分析仪能够在几十GHz频带内进行实时频谱分析，然而其频率分辨率仅达到MHz水平。本文通过搭建结合连续外差技术的量子金刚石微波频谱成像系统，利用磁场梯度对NV色心谐振频率进行空间编码，成功获取了900 MHz-6.0 GHz范围内完整的频谱数据。在可测频谱范围内，系统进一步采用连续外差的方法，同时施加谐振微波和轻微失谐的辅助微波对NV色心进行有效激发，增强了NV磁强计对微弱微波信号的响应。该方法使系统在可测频谱范围内实现了1 Hz的频率分辨率，并能够对间隔为1 MHz扫频步进的多个频点的频率分辨率进行单独测量。以上研究结果表明基于NV色心的宽频谱测量可实现Hz级频率分辨，为未来的频谱分析和应用提供了有力的技术支持。

关键词： NV色心宽频谱测量高频率分辨率

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极端质量比旋近数据分析方法研究综述

北京大学学报(自然科学版) 2024年

作者：邹晓博 Soumya Mohanty 谢群英陈弦罗洪刚刘玉孝韩文标矫佳庚张学昊赵少东郭意扬王瀚之金书竹北京大学物理学院兰州大学理论物理中心甘肃省理论物理重点实验室中国科学院大学国际理论物理中心(亚太地区) 中国科学院上海天文台中国科学院数学与系统科学研究院科学与工程计算国家重点实验室兰州大学物理与科学技术学院中国科学院晨兴数学中心 University of Texas Rio Grande Valley

极端质量比旋近(Extrem Mass-Ratio Inspiral， EMRI)是指质量比在104～107之间的双星系统，其中小质量天体被捕获后绕大质量黑洞旋近，期间损失的能量以引力波的形式向外辐射。旋近结束前的最后一年估计能产生105个旋近周期，因此可提... 详细信息

极端质量比旋近(Extrem Mass-Ratio Inspiral， EMRI)是指质量比在104～107之间的双星系统，其中小质量天体被捕获后绕大质量黑洞旋近，期间损失的能量以引力波的形式向外辐射。旋近结束前的最后一年估计能产生105个旋近周期，因此可提供丰富的引力波相位演化信息。小质量天体处在大质量黑洞的强引力环境中，运动轨迹能反映大质量黑洞周围的时空结构，其波形可用来限制引力理论、无毛定理等；大质量黑洞一般处在星系中心，星系所处的天文学环境会在波形中留下痕迹；多个波源能给出大黑洞的质量、自旋分布，可用于限制宇宙演化和星系演化等。基于上述科学意义，EMRI成为空间引力波计划LISA、太极和天琴的重要观测目标，EMRI的数据分析就成为一个重要任务。EMRI波形的高维度和复杂性对数据分析方法较要求高，目前还没有公认的满意答案。首先回顾了LISA模拟数据挑战赛中提出的方法和最近的讨论，然后基于自身研究总结了难点、提出了改进方法，最后讨论了之后的发展可能用到的几个线索。

关键词：极端质量比旋近信号探测参数估计频谱法匹配滤波