PDF《三、项目简介：》

一、项目名称:脉冲星高能物理过程研究

二、提名者及提名意见: 提名者:云南省 提名意见:拟提名国家自然科学奖二等奖

三、项目简介: 高能粒子在近代物理发展中具有不可替代的地位.

脉冲星是宇宙中高能粒 子的主要来源,能够提供地球上不能提供的一系列极端物理条件(高密度、强磁 场) .这种极端条件下高能粒子的产生、加速和辐射过程是高能天体物理中未解 决的基本问题之一. 该项目系统研究了脉冲星及其风云中的高能物理过程,取得 的原创性成果如下: 1. 建立了转动驱动的脉冲星高能辐射的自洽的厚外间隙模型. 该模型考虑 了脉冲星磁层中高能粒子的产生和加速过程,引入了同步-曲率辐射机制,解决 了经典薄外间隙模型下红外光子强度超出问题. 该模型成功解释了美国康普顿伽 马射线天文台新发现的伽马射线脉冲星的辐射特性, 成为脉冲星高能辐射的两类 主流模型之一. 以该模型为基础, 发展了描述脉冲星两极辐射的三维外间隙模型, 解释了脉冲星高能辐射的光变曲线、分相位能谱特性,是当时最好的模型,相关 预言被

2008 年发射的费米伽马射线空间望远镜证实. 2. 明确提出毫秒脉冲星是宇宙非热 X 射线和伽马射线源, 建立了描述毫秒 脉冲星非热高能辐射的自洽外间隙模型. 相对于正常脉冲星, 毫秒脉冲星年龄大、 磁场弱,一般认为它们不是高能伽马射线源.该研究发现,如果毫秒脉冲星的表 面附近存在强多级磁场, 从加速区内边界回流的部分高能粒子最终会演变成高能 伽马射线光子, 从而预言了毫秒脉冲星是强伽马射线源,并给出了其 X 射线和伽 马射线辐射特性,被5年后的费米伽马射线空间望远镜的大量观测证实. 3. 在脉冲星外间隙模型的基础上, 该项目进一步研究了加速区回流粒子在 中子星表面发生的物理过程, 提出宇宙线正电子可起源于脉冲星及其风云.宇宙 正电子起源是物理学和天文学中最基本的问题之一. 该项研究明确提出了宇宙正 电子的天体起源,并被随后的先进薄电离量能器(ATIC) 、费米伽马射线空间望 远镜、阿尔法磁谱仪(AMS-02)等实验结果证实. 该项目共在国际天文三大期刊美国天体物理学报(ApJ) 、英国皇家天文学 月刊(MNRAS) 、欧洲天文学和天体物理学(A&

A)发表 SCI 论文

61 篇,8 篇代表 性论文被他人引用

830 篇,其中他人

427 篇SCI 论文引用,单篇论文最高他人 SCI 论文引用为

126 篇.研究成果分别写入了剑桥大学出版社出版的《Handbook of Pulsar Astronomy》 、 《Compact stellar X-ray sources》和Springer 出版 的《MHD Flows in Compact Astrophysical Objects 》 、 《 The Nature of Unidentified Galactic High-Energy Gamma-Ray Source》 、 《Modelling Pulsar Wind Nebulae》以及北京大学出版社《现代天体物理》 、 《脉冲星物理》等专著. 所建立的脉冲星外间隙模型是国际上的主流模型之一. 研究成果获云南省科学技 术奖自然科学一等奖

2 项、教育部高等学校优秀科研成果自然科学二等奖

1 项. 通过项目研究,建成了一支高水平的科研团队(获云南省创新团队一等奖) ,并 创建了云南大学天文学科.

四、客观评价: 该项目构建了脉冲星高能辐射的厚外间隙模型, 对相关高能物理过程进行了 全面系统的研究,在天体物理三大权威期刊上发表 SCI 论文