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 Window on the Extreme Universe] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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。

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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

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） 作者： [此处应为原书作者信息，如缺乏则留空或注明“编委会”等] 译者/整理者： [此处应为原书译者或整理者信息] 出版时间： [此处应为原书出版时间] 出版社： [此处应为原书出版社信息] ISBN： [此处应为原书ISBN] --- 图书简介 本书系“中外物理学精品书系·引进系列”中的第七部，聚焦于当代天体物理学与高能粒子物理学交叉领域的前沿课题——甚高能宇宙伽马辐射（Very High Energy Cosmic Gamma Radiation, VHE CRs）的研究。作为研究宇宙极端现象的“关键窗口”，伽马射线天文学已成为揭示宇宙能量最密集、最剧烈过程的决定性工具。 本书以影印版的形式，系统梳理了国际上关于VHE伽马射线探测、理论建模以及其在宇宙学和高能天体物理中应用的最新进展与经典理论框架。它不仅是对该领域前沿研究成果的一次权威汇编，更是为致力于探索宇宙极限物理过程的研究人员和高年级学生提供的一份详尽参考指南。 第一部分：伽马射线天文学的基础与观测前沿 本书伊始，首先确立了甚高能伽马辐射在整个电磁波谱中的特殊地位。不同于射电、红外或X射线波段，VHE伽马射线（能量范围通常定义在100 GeV到100 TeV以上）的产生机制要求极其高能的加速场和极端物理环境，其信息几乎不受星际或星系际介质的干扰而直接指向源头。 1. 探测技术与实验进展： 详细介绍了地面切伦科夫望远镜阵列（如H.E.S.S., MAGIC, CTA的前身理论）的工作原理及其在角分辨、能量测量上的关键技术突破。重点阐述了如何通过探测大气荧光或切伦科夫光信号来重建入射伽马射线的能量和方向，以及当前全球主要实验的性能指标和数据处理流程。 2. 理论背景： 深入探讨了VHE伽马射线的产生物理机制。这包括： 逆康普顿散射（Inverse Compton Scattering, IC）： 电子加速到极高能量后与背景光子（如星光、宇宙微波背景）相互作用产生伽马射线的过程。 中性介子衰变（Neutral Pion Decay）： 宇宙线与周围气体或物质发生强子相互作用后，产生的中性介子衰变产生高能伽马射线，这是研究宇宙线加速源的直接证据。 其他非热辐射过程： 涉及磁场重联、脉冲星风星云（PWN）的复杂结构等。 第二部分：极端宇宙源的剖析 本书的核心内容围绕着VHE伽马射线的几个主要天体物理源展开，这些源代表了宇宙中能量耗散最剧烈的区域： 1. 活动星系核（Active Galactic Nuclei, AGN）与喷流： AGN是宇宙中最明亮、最强大的持续辐射体。VHE伽马射线主要来源于其相对论性喷流的内部。书中详细分析了伽马射线暴（GRBs）和类星体（Quasars）的伽马射线特征。重点讨论了多波长观测如何共同约束喷流模型，包括BLR（亮线区）、SSC（自逆康普顿）模型和外部逆康普顿（EC）模型之间的竞争与互补。对于超大质量黑洞周围的吸积盘和物质环的辐射特性，也有深入的探讨。 2. 超新星遗迹（Supernova Remnants, SNRs）： SNRs被认为是银河系内宇宙线的主要加速器。VHE伽马射线是检验费米加速机制是否能将质子或原子核加速到10$^{15}$ eV以上的关键证据。书中分析了壳层和核壳型SNRs的伽马射线谱线特征，以及如何通过区分伽马射线是来自π⁰衰变（质子加速）还是电子加速（IC过程），来精确量化银河系内高能粒子源的贡献。 3. 脉冲星风星云（Pulsar Wind Nebulae, PWNe）： 脉冲星强大的磁场和快速自转产生的能量流（风）注入到周围的弥散物质中形成PWNe。蟹状星云（The Crab Nebula）作为典型的VHE源，其辐射谱和时间特性被用作研究高能电子能量谱的基准。本书也涵盖了对非蟹状星云型PWNe（如 Vela）的特殊辐射机制分析。 4. 银河系背景与弥散源： 研究不仅关注点源，也重视银河系弥散背景的伽马射线。这包括银河系平面中大量未被分辨的低亮度源，以及银河系内宇宙线与星际介质相互作用产生的弥散背景辐射，这为重建银河系宇宙线分布提供了基础数据。 第三部分：宇宙学应用与未来展望 VHE伽马射线不仅是天体物理的探针，也是宇宙学和基础物理学的有力工具： 1. 暗物质搜寻： 尽管尚未直接探测到，但一些理论预测在低光度、高能谱段的伽马射线源（如矮星系或银河系中心）可能存在暗物质湮灭或衰变的信号。本书介绍了如何利用VHE数据对某些暗物质候选模型进行限制。 2. 极早期宇宙的探究： 极高能伽马射线（TeV以上）在穿越宇宙空间时，可能会与低能光子背景（如星光背景、星系际背景）发生对作用，产生电子-正电子对，导致伽马射线显著吸收。这种吸收效应的程度直接依赖于源头与地球之间的光子密度分布，从而可以用于： 约束早期宇宙的星光辐射场模型（如第一代恒星的贡献）。 检验洛伦兹不变性（Lorentz Invariance Violation, LIV）等超出标准模型的新物理效应。 3. 宇宙线起源的最终谜团： VHE伽马射线研究的终极目标之一是明确宇宙线（主要是质子和原子核）在银河系外还是在银河系内被加速到最高能量。本书提供了最新的证据链，探讨了如何利用伽马射线源的分布特征来区分这些可能性。 总结 本书影印版汇聚了特定历史时期内，国际上关于甚高能伽马射线研究的精髓。它要求读者具备扎实的电动力学、粒子物理和天体物理基础知识。对于希望深入理解黑洞、中子星、超新星爆发以及宇宙线加速机制的科研人员和研究生而言，本书提供了不可替代的理论深度和实验背景介绍，是理解当前伽马射线天文发展轨迹的重要文献。它清晰地展示了VHE伽马射线如何成为我们窥探宇宙中最不稳定、最狂暴的物理现象的一扇关键之窗。