天文物理

原子分子動(dòng)力學(xué)參數(shù)研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院近代物理系朱林繁課題組與中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所、日本SPring-8同步輻射等國(guó)內(nèi)外同行合作，在乙炔和氧分子的動(dòng)力學(xué)參數(shù)研究方面取得新進(jìn)展，研究成果連續(xù)發(fā)表于Astrophysical Journal Supplement Series。宇宙中物質(zhì)的組成成分及其豐度，是建立元素起源理論的依據(jù)和研究天體演化的基礎(chǔ)，對(duì)于天體物理和天體化學(xué)具有重要的意義?；诟鞣N外太空望遠(yuǎn)鏡和衛(wèi)星觀測(cè)的光譜方法，是確定宇宙物質(zhì)組成成分和豐度的主要實(shí)驗(yàn)方法之一。作為解釋衛(wèi)星觀測(cè)光譜的基本輸入?yún)?shù)，高精度的原子分子動(dòng)力學(xué)參數(shù)是決定所得物理結(jié)果準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵因素。

乙炔分子的電子能量損失譜（上圖）與其兩維廣義振子強(qiáng)度密度譜（下圖）（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)）

中子星冷卻研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所科研人員及其合作者率先在中子星冷卻的研究中將星體結(jié)構(gòu)處理為隨時(shí)間演化的，星體結(jié)構(gòu)的演化與中子星熱演化耦合在一起，研究成果發(fā)表于Astrophysical Journal。星體在冷卻過(guò)程中，存儲(chǔ)的熱能并不能夠完全釋放出來(lái)，即動(dòng)態(tài)處理給出的可釋放熱能低于傳統(tǒng)靜態(tài)處理給出的熱能（效率η＜1），因此星體冷卻會(huì)比之前預(yù)期的快。星體質(zhì)量越大，效率η越低，并且η不依賴(lài)于星體溫度，也幾乎不依賴(lài)于核物質(zhì)狀態(tài)方程。對(duì)于通常質(zhì)量的中子星（～1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量），傳統(tǒng)的靜態(tài)處理可以認(rèn)為是一個(gè)比較好的近似，然而對(duì)于質(zhì)量較大的中子星，動(dòng)態(tài)處理或許是必要的。

脈沖星PSR B2035+36的周期躍變和輻射模式變換研究

中國(guó)科學(xué)院新疆天文臺(tái)脈沖星團(tuán)研究組利用南山觀測(cè)站25米射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)PSR B2035+36的到達(dá)時(shí)間觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析結(jié)果發(fā)表于《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》。PSR B2035+36在MJD 52950發(fā)生了一次比較小的躍變，但是躍變的自轉(zhuǎn)減慢率相對(duì)較大；不同尋常的是躍變后的自轉(zhuǎn)減慢率演化趨勢(shì)與正常躍變的相反，導(dǎo)致躍變后的平均自轉(zhuǎn)減慢率比躍變前增大了9.6%。PSR B2035+36的觀測(cè)直接說(shuō)明磁層的變化與周期躍變有關(guān)，也就是星體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化有可能導(dǎo)致外部磁層的起伏。研究人員通過(guò)星風(fēng)制動(dòng)模型探究脈沖星自轉(zhuǎn)和輻射的關(guān)聯(lián)、星體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部磁層的關(guān)系，并探究外部磁層起伏的誘發(fā)因素。

暈流LAMOST-N1來(lái)自于矮星系的化學(xué)證據(jù)

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)趙景昆、趙剛和青木和光等人利用日本斯巴魯望遠(yuǎn)鏡對(duì)暈流LAMOST-N1的6顆成員星進(jìn)行了高分辨率光譜觀測(cè)，通過(guò)分析成員星的豐度模式和最終觀測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)暈流LAMOST-N1來(lái)自于銀河系對(duì)外部系統(tǒng)的吸積。由于LAMOST-N1的豐度模式和目前已知的典型矮星系的豐度模式也不完全一致，它的前身可能來(lái)自于一個(gè)較大的矮星系或者較早被吸積的矮星系，相關(guān)論文發(fā)表于The Astrophysical Journal。LAMOST-N1是迄今為止為數(shù)不多的在運(yùn)動(dòng)學(xué)成團(tuán)，并且化學(xué)性質(zhì)和銀河系場(chǎng)星顯著不同的太陽(yáng)鄰域的暈流，該研究對(duì)于銀河系的并合歷史研究具有重要意義。

顆粒物質(zhì)中能量漲落的特殊行為

上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院和自然科學(xué)研究院張潔教授研究組與合作者關(guān)于顆粒物質(zhì)中能量漲落的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展發(fā)表于Physical Review Letters。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于顆粒物質(zhì)這種高度耗散的非平衡態(tài)系統(tǒng)，在外界加載的剪切作用下，體系內(nèi)部的彈性能量漲落具有新奇的隨機(jī)性和統(tǒng)計(jì)規(guī)律，與體系內(nèi)部微觀上的塑性行為截然不同。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這種能量漲落的概率分布類(lèi)似于熱力學(xué)平衡態(tài)系統(tǒng)的Boltzmann形式的指數(shù)分布。這個(gè)結(jié)果暗示著，具有摩擦力和力鏈微結(jié)構(gòu)、高度耗散的顆粒固體在塑性形變的過(guò)程中，其相空間的動(dòng)力學(xué)演化結(jié)構(gòu)是普適的，類(lèi)似于傳統(tǒng)自旋玻璃、熱力學(xué)玻璃態(tài)物質(zhì)（如金屬玻璃）。

體系內(nèi)部能量的漲落（a）；微觀塑性的分布（b）（圖片來(lái)源于上海交通大學(xué)）

在彎曲時(shí)空中的波傳播特性研究進(jìn)展

西安交通大學(xué)陳天寧教授課題組與英國(guó)伯明翰大學(xué)和香港科技大學(xué)李贊恒（Jensen Li）課題組合作提出利用變換理論來(lái)研究彎曲時(shí)空，建立了彎曲時(shí)空的理論變換模型及物理方程。利用純幾何曲率的方法來(lái)構(gòu)造滿(mǎn)足變換媒介所需要的材料參數(shù)要求，以彈性波在彎曲結(jié)構(gòu)中的傳播為研究平臺(tái)，研究了彈性波在類(lèi)比蟲(chóng)洞結(jié)構(gòu)中波動(dòng)特性、遂穿效應(yīng)、焦散特性等，相關(guān)論文發(fā)表于Physical Review Letters。彎曲時(shí)空中的波傳播特性可以通過(guò)變換理論用更加簡(jiǎn)單的模型來(lái)研究；所設(shè)計(jì)的彈性波蟲(chóng)洞結(jié)構(gòu)在蟲(chóng)洞半徑大于某個(gè)閾值的時(shí)候，對(duì)波傳播具有100%的遂穿效果；入射點(diǎn)和焦散線(xiàn)的尖端點(diǎn)滿(mǎn)足特定的成像公式。

大質(zhì)量分子外流的證認(rèn)與統(tǒng)計(jì)研究

中國(guó)科學(xué)院新疆天文臺(tái)恒星形成與演化團(tuán)組科研人員利用東亞核心天文臺(tái)JCMT望遠(yuǎn)鏡的CO（3-2）巡天數(shù)據(jù)證認(rèn)了157個(gè)大質(zhì)量分子外流，極大增加了大質(zhì)量分子外流的樣本。相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志》。這些外流候選體包含了大質(zhì)量恒星形成的不同階段，可以研究大質(zhì)量恒星外流特性隨演化階段的變化，也為通過(guò)高分辨率觀測(cè)研究大質(zhì)量恒星形成提供了豐富的候選樣本。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，科研人員發(fā)現(xiàn)外流的探測(cè)率隨著演化時(shí)間的增加在增加，外流的質(zhì)量損失率與演化時(shí)間呈現(xiàn)正相關(guān)性，大質(zhì)量外流在不同演化階段的激發(fā)機(jī)制可能存在不同。

單向光纖原理

中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陸凌研究組，同清華大學(xué)高等研究院的汪忠研究組合作，在磁性三維光子晶體中設(shè)計(jì)出了單向光子通道，即單向光纖的理論雛形。與傳統(tǒng)光纖不同，在單向光纖中，光信號(hào)可以無(wú)散射地繞過(guò)任意形狀的雜質(zhì)或缺陷；研究論文發(fā)表于Nature Communications。這種單向光纖是基于近些年拓?fù)涔庾訉W(xué)的進(jìn)展和外爾材料的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)出的一種拓?fù)洳▽?dǎo)。其原理是使用拓?fù)涔庾訋恫牧蠈⒄磦鬏斖ǖ涝谌S空間中分開(kāi)。團(tuán)隊(duì)通過(guò)螺旋調(diào)制外爾光子晶體，耦合并湮滅了外爾點(diǎn)，得到了這樣的三維拓?fù)鋷恫牧希珠_(kāi)了正反傳播的光子通道。