作者:刘晓倩 李嘉懿 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/11/6 18:53:29
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我国科学家将利用重离子加速器解密宇宙

 

11月6日,记者从中科院近代物理研究所获悉,由该所牵头,联合中国原子能科学研究院、北京航空航天大学、中国科学院应用物理研究所、上海交通大学等4家单位,共同申请的“天体环境中关键核反应过程研究”项目获 “十三五”国家重点研发计划支持。该项目将利用兰州重离子加速器研究装置,研究X射线暴、中子星表面的爆发性事件等奇妙的现象,从而寻求宇宙中元素起源等问题的答案。

中科院近代物理研究所唐晓东研究员介绍,大爆炸发生后的30分钟,宇宙中的元素仅有氢、氦和极微量的锂。然而,138亿年后的今天,我们太阳系却拥有碳、氮、氧、硅、铁、金、直至钍和铀等近九十多种元素。这些元素是怎么产生的?自二十世纪七十年代开始,基于卫星的X射线望远镜发现大量X射线暴天体。这些天体在很短的时间内(10~100秒内)释放了相当于太阳一周内释放的总能量(1032焦耳能量),而后又恢复到爆发前的状态。这些天体为什么会发生X射线暴?这种剧烈的X射线暴的能量又从何而来?要回答以上问题,就必须研究这些天体中的核过程。

唐晓东表示,在核天体物理领域,如何理解元素起源及星体能量产生方面仍存在很多亟待破解的难题。中国科学院近代物理研究所负责运行的兰州重离子加速器国家实验室,是世界上著名的重离子物理研究中心之一。兰州重离子加速器研究装置是我国规模最大、加速离子种类最多,亚洲能量最高的重离子研究装置,是开展核天体物理研究的理想平台。该装置的放射性束流线是我国最先进的放射性束流装置,能产生大量的不稳定核素用于核天体物理研究。

据介绍,该项目基于兰州重离子加速器研究装置,针对元素起源和 X 射线暴等爆发性事件中的关键核反应过程,通过精确测量关键核素的质量、衰变寿命和反应率,研究X射线暴过程中的突破热碳氮氧循环的关键反应,确定快质子俘获过程的核反应路径,研究在重元素起源中起至关重要作用的中微子-质子过程和中子俘获过程中的核反应,从而更新核天体物理研究中所需的原子质量和核反应率数据库,并结合天文观测,检验星体模型,理解发生在中子星表面的爆发性事件和宇宙中的元素起源。

为实现研究目标,项目团队需利用现有实验装置,创新性地发展一些实验方法和手段,解决一批关键技术问题。这些前沿技术突破将为我国新一代大科学工程“强流重离子加速器装置”的建设提供强有力支撑,并有可能在新能源、航天以及国家安全等领域得到广泛应用。

 
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2016/11/9 7:59:03 say8818
首先,宇宙的存在是永恒的,无始无终的过程。其次,超新星爆发产生的各种重元素,在无限长的时间中多次累积成我们现在地球的样子。其三,X射线暴是白洞喷发的结果(也就是黑洞反转现象),其能量来源是重子质量转换为能量的过程,也就是质能定律。起因是熵增定律决定的:在膨胀小宇宙系统中的所有带有斥力亚夸克的粒子都必须对系统膨胀做功而损失能量,所以重子物质损失质量而产生热辐射。其四,黑洞、中子星都是重子物质组成。这是由重子数守恒、夸克禁闭、轻子数守恒、亚夸克禁闭四条物理定律决定的。熵增定律决定黑洞要损失质量,由于视界的存在,黑洞损失的能量无法离开。同样熵增定律决定视界面积只能增加不能减少。那么,在引力增量减少时,视界就会破缺。这就是黑洞反转现象(也就是白洞喷发过程)。
而业界的疑惑是:超新星爆发虽然可以产生各种重元素,但是在138亿年时间里有限的爆发几率无法累积成现在地球(或者太阳系、恒星)看到的丰度。对熵增定律的理解还滞留在数学公式中,是否存在熵减定律?必定引来一遍质疑。但是超低温物理实验已经在不经意间应用该定律了!遵守物理定律是物理研究的原则之一,违反了原则会让共识们吃尽苦头。
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