中外物理学精品书系·引进系列（7）·甚高能宇宙伽马辐射：研究极端宇宙的关键窗口（影印版） [Very High Energy Cosmic Gamma Radiation:A Crucial Wind epub pdf mobi txt 电子书 下载 2025

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内容简介

　　《中外物理学精品书系·引进系列（7）·甚高能宇宙伽马辐射：研究极端宇宙的关键窗口（影印版）》综述了宇宙伽马辐射这一现象的实验观测结果、起源的解释和蕴含的信息。其中主要探讨了宇宙射线的产生，相对论性射束的物理和天体物理，以及观测伽马射线宇宙学等研究方向。具体包括银河系内和银河系外的宇宙射线的起源、极端天体物理条件（比如正在吸积的黑洞附近）下的加速和辐射过程、伽马射线暴等瞬态现象，以及与之相关的宇宙学课题等。《中外物理学精品书系·引进系列（7）·甚高能宇宙伽马辐射：研究极端宇宙的关键窗口（影印版）》适合天文学、宇宙学、粒子物理等领域的研究者和研究生阅读。

内页插图

目录

Preface
1 Introduction
1.1 "The Last Electromagnetic Window"
1.2 Energy Domains of Gamma Ray Astronomy
1.3 Gamma Ray Astronomy： A Discipline in Its Own Right

2 Status of the Field
2.1 Low Energy Gamma Ray Sources
2.1.1 The COMPTEL source catalog
2.2 High Energy Gamma Ray Sources
2.2.1 GeV blazars
2.2.2 GeV pulsars
2.2.3 Unidentified EGRET sources
2.3 The Status of Ground-Based Gamma Ray Astronomy
2.3.1 Brief historical review
2.3.2 Reported TeV sources
2.3.2.1 The Crab Nebula
2.3.2.2 Other plerions
2.3.2.3 Gamma ray pulsars
2.3.2.4 Gamma rays from supernova remnants
2.3.2.5 Other galactic sources
2.3.2.6 TeV blazars
2.3.2.7 Other extragalactic objects
2.3.3 Next generation of I ACT arrays
2.3.3.1 Atmospheric Cherenkov radiation
2.3.3.2 Stereoscopic detection of Cherenkov images
2.3.3.3 IACT arrays
2.3.3.4 Sub-10 GeV ground based detectors?
2.3.3.5 Large field-of-view detectors
2.3.3.6 IACT arrays for probing PeV y-rays

3.Gamma Ray Production and Absorption Mechanisms
3.1 Interactions with Matter
3.1.1 Electron bremsstrahlung and pair-production
3.1.2 Electron-positron annihilation
3.1.3 Gamma rays produced by relativistic protons
3.1.3.1 7rO-decay gamma rays
3.1.3.2 Nuclear gamma ray line emission
3.2 Interactions with Photon Fields
3.2.1 Inverse Compton scattering
3.2.2 Photon-photon pair production
3.2.3 Interactions of hadrons with radiation fields
3.3 Interactions with Magnetic Fields
3.3.1 Synchrotron radiation and pair-production
3.3.2 Synchrotron radiation of protons Relativistic Electron-Photon Cascades

4.Gamma Rays and Origin of Galactic Cosmic Rays
4.1 0rigin of Galactic Cosmic Rays： General Remarks
4.1.1 What do we know about Cosmic Rays?
4.1.2 What we do not know about Cosmic Rays?
4.1.3 Common beliefs and "nasty" problems
4.1.4 Searching for sites of production of GCR,s
4.2 Giant Molecular Clouds as Tracers of Cosmic Ray
4.2.1 Proton fluxes in the ISM near the accelerator
4.2.1.1 Impulsive source
4.2.1.2 Continuous source
4.2.1.3 The case of dense gas regions
4.2.2 Gamma rays from a cloud near the accelerator
4.2.3 Accelerator inside the cloud
……
5.Gamma Ray Visibility of Supernova Remnants
6.PuLsars, Pulsar Winds, Plerions
7.Gamma Rays Expected from Microquasars
8.Large Scale Jets of Radio Galaxies and Quasars
9.Nonthermal Phenomena in Clusters of Galaxies
10.TeV Blazars and Cosmic Background Radiation
11.High Energy Gamma Rays - Carriers of Unique Cosmological Information
Appendix A Spherically symmetric diffusion from a single source
Appendix B Evolution of relativistic electrons in an expanding magnetised medium
Bibliography
Index

前言/序言

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20世纪90年代中期，使用2个或者多个10米级望远镜从不同角度同时观测的立体阵列概念被认为是最有希望提高灵敏度并且把探测阈值降到100GeV的方法。尽管立体探测方法的威力在由小口径望远镜组成的HEGRA上得到了淋漓尽致地体现，但是真正把它提升到成为一门观测（天文学）学科的还是法德联合的高能立体系统（HESS）。HESS是一个由4架直径13米的IACT组成的望远镜陈列，成像视场约为5°，2004年建成。其覆盖的能量范围很宽，从100GeV到100TeV，角分辨率可以达到几个角分，最小可探测能流接近10-13尔格每平方厘米每秒。但是HESS主要观测位于天球南半球的γ射线源，而大气γ射线成像切伦科夫望远镜（MAGIC）——一个口径相当大的切伦科夫望远镜——则把目光聚焦在了北半球。不久一个新的由4架IACT组成立体阵列——甚高能辐射成像望远镜阵列系统（VERITAS）——就将在美国亚利桑那州南部投入使用。

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20世纪80年代后期位于美国亚利桑那州霍普金斯山的惠普尔10米望远镜使用IACT技术探测到了第一个可靠的、来自蟹状星云的甚高能γ射线信号。在随后的15年里，探测的主力军是位于法国西密斯的切伦科夫阵（CAT）、位于澳大利亚奥特班克的澳大利亚、日本联合γ射线天文台（CANGAROO）、德国的高能γ射线天文学实验（HEGRA）、惠普尔望远镜以及其他一些小组。然而，他们当时只探测到大约10个甚高能γ射线源。因此，尽管有一些引人注目的结果，尤其是在耀变体中发现了γ射线，但是这些努力并没有取得巨大的突破，急需更灵敏的探测器。

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[图片说明]：HESS。HESS是一个位于纳米比亚由4架直径13米的切伦科夫望远镜组成的立体阵列。

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HESS还发现许多年轻的脉冲星被弥漫的甚高能γ射线辐射区所包围。其中一些的形态会随着能量变化而变化，当质子能量变大时源的尺寸会变小。这可以由电子的能量损失来解释，并且强烈佐证了电子被加速到了100TeV，同时加速区位于低温极端相对论性脉冲星风终端区之外。

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20世纪90年代中期，使用2个或者多个10米级望远镜从不同角度同时观测的立体阵列概念被认为是最有希望提高灵敏度并且把探测阈值降到100GeV的方法。尽管立体探测方法的威力在由小口径望远镜组成的HEGRA上得到了淋漓尽致地体现，但是真正把它提升到成为一门观测（天文学）学科的还是法德联合的高能立体系统（HESS）。HESS是一个由4架直径13米的IACT组成的望远镜陈列，成像视场约为5°，2004年建成。其覆盖的能量范围很宽，从100GeV到100TeV，角分辨率可以达到几个角分，最小可探测能流接近10-13尔格每平方厘米每秒。但是HESS主要观测位于天球南半球的γ射线源，而大气γ射线成像切伦科夫望远镜（MAGIC）——一个口径相当大的切伦科夫望远镜——则把目光聚焦在了北半球。不久一个新的由4架IACT组成立体阵列——甚高能辐射成像望远镜阵列系统（VERITAS）——就将在美国亚利桑那州南部投入使用。

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HESS还发现许多年轻的脉冲星被弥漫的甚高能γ射线辐射区所包围。其中一些的形态会随着能量变化而变化，当质子能量变大时源的尺寸会变小。这可以由电子的能量损失来解释，并且强烈佐证了电子被加速到了100TeV，同时加速区位于低温极端相对论性脉冲星风终端区之外。

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