高能天體物理學
正文
理論天體物理學的一個分支學科，主要研究發生在宇宙天體上的高能現象和高能過程。這裡的高能現象或高能過程一般是指下述兩種情形：①所涉及的能量同物體的靜止質量相對應的能量來比，不是一個可忽略的小量；②有高能粒子或高能光子參與的現象或過程。二十世紀六十年代以來,隨著類星體、脈衝星、宇宙X射線源、宇宙γ射線源等的相繼發現，空間技術和基本粒子探測技術在天文觀測中的廣泛套用，以及高能物理學對天體物理學的不斷滲透，對宇宙中高能現象和高能過程的研究便日益活躍起來。宇宙中的高能現象和高能過程是多種多樣的，超新星爆發、星系核的活動和爆發、天體的 X射線和γ射線輻射、宇宙線和中微子過程（見中微子天文學）等都是明顯的例子。此外，在某些天體上，例如類星體和脈衝星等，也有一些高能過程。它們都是高能天體物理學的研究對象。高能天體物理學已經取得一些重要的研究成果，主要表現在以下幾個方面：①對於在恆星上可能發生的中微子過程作了開創性的研究，發現光生中微子過程、電子對湮沒中微子過程以及電漿激元衰變中微子過程等，對晚期恆星的演化有重要的影響；②對太陽中微子的探測發現實驗值與理論值有較大的差距；③關於超新星的爆發機制，提出了一種有希望的理論；④超新星爆發可能是宇宙線的主要源泉；⑤在宇宙線中探測到一些能量大於 1020 電子伏的超高能粒子，中國科學院原子能研究所云南站在1972年發現一個可能是質量大於1.8×10-23 克的荷電粒子；⑥發現星系核的爆發現象和激烈的活動現象；⑦1973年發現宇宙γ射線爆發，1975年又發現宇宙X射線爆發,二者是七十年代天體物理學的重大發現；⑧對超密態物質和中子星的組成、物態和結構作了相當深入的研究。
超密態物質的中子星-內部結構模型圖 高能天體物理學和高能物理學之間有十分密切的聯繫，它們相互滲透，相互促進。例如，①1958年范曼和格爾曼提出的普適弱相互作用理論容許有 (ēve)型荷電輕子弱流的自耦合過程。隆捷科沃和丘宏義等人研究了這種自耦合過程在天體物理學上的套用，發現它們對晚期恆星的演化有重要的作用。這一結果不僅促進了恆星演化理論的深入發展，而且使人們堅信在自然界確實存在這種過程。不久前，這種自耦合過程在實驗室里果然得到證實。②按照經典理論，一切粒子只能落入黑洞之中，而不可能從黑洞內射到外面去。但是，從量子效應的觀點來看，黑洞卻可能成為可以發射粒子的天體。量子論和引力論的這一發展反過來又為研究強引力場中的基本粒子過程開闢了廣闊的領域。③粒子物理學的研究成果幫助人們認識到，中子星的內部可能有各種超子和π介子，這是天體物理學的一個進展。但伴隨而來的卻是要求粒子物理學研究許多更新的課題，例如，當物質密度遠遠超過原子核密度時，物質由何種粒子組成？粒子間的相互作用如何描述? 它們的物態方程如何確定? 等等。
