新輻射機(jī)制在高能天體物理學(xué)中的理論與應(yīng)用研究.pdf

1、博士論文新輻射機(jī)制在高能天體物理學(xué)中的理論與應(yīng)用研究學(xué)科專業(yè)研究方向作者姓名指導(dǎo)教師理論物理天體物理劉當(dāng)波尤峻漢鐾饕高／鼬串毒磽嘟j(luò)(上海交通大學(xué)理學(xué)院物理系，上海200240)III響，AGN中心巨黑洞的周邊環(huán)境可能比以前所設(shè)想的有更多的激烈高能活動，有大量相對論電子存在，而且氣體也更加稠密在x射線和1射線天文學(xué)中，強(qiáng)磁場中非相對論性熱電子的回旋輻射是一種重要的譜線發(fā)射和譜線吸收機(jī)制在強(qiáng)磁場中，經(jīng)典電磁學(xué)給出的回旋輻射理論已不再適用本

2、文第四章中，我們介紹了尤峻漢等人近年發(fā)展的回旋輻射的半經(jīng)典量子理論與以前的QED結(jié)果相比，回旋輻射的半經(jīng)典量子理論的結(jié)果更具物理直觀性，且更為簡潔實用本章中，我們利用量子回旋吸收公式對孤立中子星1E120745209X射線回旋吸收線的做了理論分析，完成了對位于O7和14keV兩條吸收線的等值寬度的擬合，并由此導(dǎo)出自轉(zhuǎn)軸的空間取向強(qiáng)磁場中相對論電子的共振逆Compton散射(簡稱RICS)是，r射線天文學(xué)中一種重要的吖射線輻射機(jī)制與一般逆

3、Compton散射不同，RICS機(jī)制討論強(qiáng)磁場中相對論F邑子沿中子星磁軸飛行的共振的逆Compton散射這是一種新的高效，高能、輻射帶有尖銳方向性的輻射機(jī)制在第五章，我們給出單個相對論電子共振逆Compton散射的解析譜功率分布公式，給出了實驗室系中共振逆Compton散射的匹配條件7^磊=hvB(或彳^鞏2^婦，又叫近似共振條件)當(dāng)冪律分布的N(7)=N07一(“Yty加)的電子系集體沿磁偶極場運(yùn)動時，我們計算了變化磁場中集體的共振逆

4、康普頓散射(砌Cs)，得到了各種典型的周邊低頻場環(huán)境下的集體RICS譜形在55節(jié)中，我們嘗試?yán)茫痶ICS機(jī)制重新探討伽瑪射線暴中原初伽瑪射線的輻射指出了流行的‘火球一內(nèi)激波’模型在解釋伽瑪射線暴中原初伽瑪射線輻射存在的一些問題，論證了RICS機(jī)制產(chǎn)生伽瑪射線暴中原初伽瑪射線輻射的可能性，RICS機(jī)制可能是解釋伽瑪射線暴中早期伽瑪射線輻射的有希望的新嘗試X射線穿過‘冷’等離子體的Compton軟化過程是X射線天文學(xué)中輻射轉(zhuǎn)移中的一個重要

5、內(nèi)容由于輻射場和等離體介質(zhì)的能量交換，將會使出射光的譜形發(fā)生很大的改變第六章中介紹處理x射線或，y射線穿過‘冷’等離子體的Compton軟化過程的一種簡便的解析方法一推廣的Kompaneets擴(kuò)散方程該方程既適用于Compton軟化過程，也適用于Compton硬化過程利用此推廣的Kompaneets方程計算了天體物理中4種常見輻射譜(發(fā)射線、黑體譜、冪律譜和熱軔致譜)的Compton軟化，所得結(jié)果同MonteCarlo模擬結(jié)果和Ross

6、McCray方程的數(shù)值求解結(jié)果一致相對于MonteCarlo方法，推廣的Kompaneets擴(kuò)散方程更具物理直觀性，且求解簡捷方便因此，推廣的Kompaneets方程是處理Compton軟化的一種有效方法雙光子湮滅造成的1射線吸收是7射線天文學(xué)中一種重要的吸收機(jī)制在第七章，我們對雙光子湮滅造成的，y射線吸收做了詳細(xì)的理論分析，得出了雙光子湮滅的匹配條件f^u)(勘‘)z3(moc2)2，有利于對伽瑪射線觀測譜做定性物理分析，預(yù)言了在宇宙

7、伽瑪輻射譜中可能會出現(xiàn)線狀吸收結(jié)構(gòu)另外，我們也得到了不同低頻輻射場下雙光子湮滅的吸收系數(shù)可用來定量分析伽瑪輻射譜穿過周邊低頻場所造成的吸收總之，在本篇論文中、主要闡述了我攻博期間在X射線和1射線天文學(xué)中輻射機(jī)制的理論和應(yīng)用研究方面所傲的研究工作研究工作主要包括：Cerenkov線狀輻射理論的應(yīng)用研究，強(qiáng)磁場中回旋輻射量子理論的應(yīng)用，強(qiáng)磁場中相對論電子的共振逆Compton散射機(jī)制的研究及應(yīng)用，Compton軟化處理方法和雙光子湮滅吸收在