Frontiers in Cosmic Ray Research pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Martsch, Igor N. (EDT)

出品人:

页数:258

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:HRD

isbn号码:9781594547935

丛书系列:

图书标签:

Cosmic Rays
Astrophysics
High Energy Physics
Space Physics
Particle Physics
Gamma-ray astronomy
Neutrino astronomy
Cosmology
Solar Physics
Magnetohydrodynamics

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具体描述

探寻宇宙深处的微观奥秘：高能天体物理与粒子宇宙学前沿进展一册全面、深入且极具洞察力的学术专著，聚焦于当前高能天体物理学和粒子宇宙学领域最激动人心且最具挑战性的前沿研究。本书汇集了全球顶尖科学家的最新理论模型、突破性观测数据分析以及下一代实验设施的规划蓝图，旨在为读者构建一幅清晰的、关于宇宙中最极端现象及其基本物理规律的宏伟图景。本书的结构设计旨在引导读者从宏观的宇宙结构视角，逐步深入到微观的粒子物理过程，最终连接起对宇宙起源、演化以及暗物质、暗能量等核心未解之谜的探索。全书内容横跨多个学科交叉领域，包括超新星遗迹、活动星系核（AGN）、伽马射线暴（GRB）、引力波天文学的电磁对应体，以及宇宙射线的高能极限。第一部分：极端环境下的粒子加速机制与辐射过程本部分深入探讨了宇宙中将粒子加速至接近光速所需的极端物理机制，以及这些高能粒子与周围介质相互作用所产生的可观测辐射信号。第一章：超高能宇宙射线的起源之谜（The Enigma of Ultra-High-Energy Cosmic Ray Sources）本章详述了当前对宇宙中能量高达 $10^{20} ext{ eV}$ 的宇宙射线的探测现状和理论约束。重点分析了潜在的“第一源”（First Sources）模型，包括活跃星系核的喷流（Jets）内部加速、致密星系团中心的扩散模型，以及新型的宇宙弦或拓扑缺陷衰变理论。我们详细比较了不同模型在解释观测到的宇宙射线能谱截止（GZK 效应）和质子/重核成分组成上的优劣，并讨论了利用引力波与电磁波联合观测来精确锁定源头位置的可能性。第二章：脉冲星风云与磁层物理（Pulsar Winds and Magnetospheric Physics）脉冲星，作为宇宙中最强大的磁场源之一，是银河系内主要的二次粒子源。本章聚焦于脉冲星风云（PWF）的结构、电子和正电子的形成机制，特别是其相对论性电子的辐射场——脉冲星风云星云（PWN）的辐射模型。内容涵盖了同步辐射、逆康普顿散射的复杂光谱演化，并讨论了如何利用钱德拉（Chandra）X射线天文台和费米（Fermi）伽马射线空间望远镜的数据来约束中子星的内部方程和磁场衰减率。第三章：伽马射线暴：极端爆发的物理学（Gamma-Ray Bursts: The Physics of Extreme Flares）伽马射线暴（GRBs）代表了宇宙中最剧烈的能量释放事件。本章系统梳理了“短暴”和“长暴”的两种主流物理起源（双中子星并合与大质量恒星引力坍缩）。重点分析了由喷流内部的冲击波（Internal Shocks）和喷流与外部介质的相互作用（External Shocks）产生的余辉（Afterglow）辐射模型。我们探讨了对GRB后光变曲线中“斜率变化”的物理意义的最新理解，以及利用Swift和高能立体光谱阵列（HESS）数据对暴发强度进行分类的尝试。第二部分：引力波天文学与多信使天体物理的融合本部分强调了自 2015 年以来，引力波探测的兴起如何彻底改变了我们研究宇宙极端事件的方式，以及电磁波与引力波联合观测（多信使天文学）为基础物理学带来的革命性机遇。第四章：黑洞与中子星并合的致密天体动力学（Compact Object Mergers and Dynamics）详细阐述了 LIGO/Virgo/KAGRA 探测到的引力波事件（GWs）的信号处理、波形模型（如I-MERGE模型）的演进，以及如何从中提取出并合体的质量、自旋和潮汐形变参数。本章特别关注了中子星并合（BNS）产生的千新星（Kilonova）的辐射特性，探讨了快中子俘获过程（r-process）在新元素（如金、铂）产生中的核心作用，以及这对宇宙化学演化的影响。第五章：引力波源的电磁对应体搜索与验证（Searching for and Verifying Electromagnetic Counterparts to GW Sources）本章是多信使天体的核心。它讨论了 LVK 合作组织在探测到 BNS 并合事件 GW170817 后，全球望远镜阵列如何迅速定位并观测其光学、红外、射电和X射线对应体。内容包括了对拖尾辐射（Jet Afterglow）的精确测量，用于约束暴发源的洛伦兹因子（Lorentz Factor），以及对合并后残留物——无论是超大质量中子星还是新的黑洞——的后续演化路径的模拟分析。第三部分：粒子宇宙学与暗物质的探索本书的后半部分转向了对宇宙学基本组分的探究，特别关注暗物质和暗能量对宇宙大尺度结构和高能粒子背景的影响。第六章：暗物质的间接探测：理论预期与实验限制（Indirect Dark Matter Detection: Theoretical Expectations and Experimental Limits）暗物质的粒子性质仍然是粒子物理学最大的谜团之一。本章全面回顾了基于 WIMP（弱相互作用大质量粒子）模型的理论预测，包括其在星系中心和矮星系中可能的湮灭或衰变特征。重点分析了来自银河系中心高能伽马射线谱线的最新搜索结果，以及高精度中微子望远镜（如IceCube）对高能中微子信号中潜在暗物质特征的约束。同时，章节也涵盖了对轴子（Axion）等非WIMP候选体的最新探测方法。第七章：宇宙背景辐射与高能粒子通量（Cosmic Background Radiation and High-Energy Particle Fluxes）本部分讨论了宇宙背景中的高能粒子通量如何揭示宇宙早期的物理过程。我们考察了原初引力波背景对早期宇宙形变的影响，以及如何利用宇宙微波背景（CMB）的极化模式（E-模式和B-模式）来区分不同的宇宙暴胀模型。此外，还讨论了弥散中微子背景的性质及其与宇宙再电离时代高能天体物理活动的关系。第八章：下一代实验设施与未来展望（Next-Generation Observatories and Future Outlook）本书以对未来实验的展望作结。详细介绍了正在规划或建设中的关键设施，如平方公里阵列（SKA）对射电瞬态源的巡天能力、欧洲极大望远镜（ELT）在解析致密星系团中的能力，以及下一代高能粒子对撞机（如FCC）对高能物理的可能贡献。本章旨在激发研究者对未来十年宇宙学和粒子物理学前沿探索的投入。本书适合高能天体物理学、粒子物理学、宇宙学、以及理论物理学领域的研究人员、博士后和高年级研究生阅读，是理解当前该领域最新挑战与突破的权威参考资料。