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γ射線天文學是中國的一個科技名詞。

漢字是世界上最古老的文字之一[1],已有六千多年的歷史。從倉頡造字的古老傳說到公元前1000多年前甲骨文的發現,漢字有着深厚的歷史底蘊。後來的演變經歷了幾千年的漫長曆程,在形體上逐漸由圖形變為筆畫,象形[2]變為象徵,複雜變為簡單;在造字原則上從表形、表意到形聲。

名詞解釋

在γ射線波段觀測與研究天體和其他宇宙物質的天文學分支。

γ射線天文學是20世紀60年代後期發展起來的一門新興學科,它研究來自銀河系內外的γ射線波段電磁輻射。在電磁波譜中,γ射線波段的能量最高,覆蓋的波段最寬,攜帶着天體的豐富的信息,成為研究宇宙天體的一個獨特的波段。

起源

眾所周知,放射性現象是英國物理學家盧瑟福首先發現的,他當時用α、β、γ來表示有三種性質不一的射線,其中了射線所帶的能量最大。現在人們已經證明,它也是電磁波之一:宇宙中也有多種天體會有γ射線發出,1958年有人指出,至少如超新星之類的天體會有較強的丫射線輻射,而且,這種輻射本身必然還帶有該天體內部的寶貴信息,從而提出「γ射線天文學」的概念。

儘管了射線天文學的起步並不比α射線天文學晚,但由於觀測上及儀器上的困難,使它的發展目前很難與α射線天文學相提並論。γ射線所攜帶的高能量使它更加無法成像,所以有關衛星上的γ射線探測器,都是那些陌生的「火花室」、「粒子計數器」之類研究基本粒子時所用的儀器,它們只能記錄下了射線的強度,因而所得資料甚少。

雖然,最早的天體γ射線資料出現並不遲,1958年人們已經得到了有關太陽的γ射線資料,可它十分粗糙,只是說明了太陽有γ射線發出而已。13年之後,美國發射了「軌道太陽觀測站-7」衛星,正是靠了它的努力,人們才於1972年8月間,得到了兩次有關太陽活動發出的γ射線。真正讓它登堂入室的,則是1973年發生在太空中的一次偶然事件。

當時世界正處於冷戰時代,兩個超級大國虎視眈眈,軍備競賽有增無減。為了監視前蘇聯是否違約,偷搞地下核試驗,美國從60年代開始,向太空發射了一系列「核爆炸檢測衛星」——這12顆衛星又稱「維拉」( VELA)。這些衛星重136-260千克,運行的高度在9~12萬千米間。1973年,「維拉」意外地收到了一次γ射線爆發,但經測定表明,它遠在太陽系之外,故與前蘇聯無關。雖然爆發的時間很短,但換算下來,其能量高達l032~1033瓦——是太陽總能量的幾十萬至幾百萬倍!如此驚人的能量當然不能等閒視之,於是,γ射線天文學也就應運而生。

發展

γ射線爆發總是那麼驚天動地,1979年3月5日,衛星上記錄到了一次歷時只有0.1秒的γ射線爆發,這曾經是當時許多報刊的頭號新聞。因為那時天文學家認為,由於該爆發源遠在大麥哲倫星系內,所以換算下來,它所釋放出來的總能量高達5×1037焦耳——與1700億個太陽相當,或者說,在短短的0.1秒鐘內,它所發出的能量竟然抵得上5000多年間太陽的總能量,豈非要讓人嚇一大跳。

在天文學上,人們常把「γ射線爆」記為GRB再加上爆發的時間,如「GRB 971224」就是發現於1997年12月24日的γ射線爆,那也是了不得的大爆發,同時被兩顆衛星所記下:一是美國1991年發射的「γ射線天文台」(GRO),另一顆衛星是意大利與荷蘭聯合研製的。而據稱,這次爆發更勝於前次,以致美國天文學家形容它是「宇宙中發生過的最強的爆炸,」他們說,「有那麼一二秒鐘,它至少有10億個銀河系那麼亮!」甚至還有人說:「在它周圍200千米的範圍內,出現了宇宙大爆炸之後千分之一秒的早期宇宙環境。」——與此相比,1979年的那次爆發(GRB 790305),只在1/10秒鐘內與一個銀河系相當而已。我們真要額手相慶,多虧它位於120億光年的宇宙邊陲,如果發生在我們的銀河系內,整個太陽系也就可能會從此不復存在了。

正因為了射線天文學發展比較緩慢,那些γ射線天文台或相關衛星就能大有作為,尤其值得一提的是,上述美國的「γ射線天文台」,它與「哈勃太空望遠鏡」(HST)、「高級X射線望遠鏡」( AXAF)及「紅外天文衛星」(WIRF),合稱為空間探測的「四大天王」。這架重17噸的γ射線天文台耗資達6.2億美元,另外,要維持它正常運行的費用是一天8.2萬美元。代價不菲,但成果是巨大的。它上面的4台主要儀器重達6噸,所有的設備既可各自為戰,又能聯合行動,乃是人類第一台同時具有光譜和定位能力的了射線探測器。正是它這種優越的性能,才使「GRB 971224」能迅速得到確切的結論(而「GRB 790305」當時就有很大爭議)。再說,它上天后,先用了1年多的時間繪出了一幅全天γ射線天圖,使人們所知的γ射線源猛增了幾十倍,新發現至今還時有傳來。

它的成功也使美國航天局雄心勃勃,他們準備馬上着手把一台更高級的「高能瞬態實驗裝置-2」(HFTE -2)送上太空,在2005年則有發射「γ射線大範圍太空鏡」( GLAST)的計劃……讓人見到了它那光輝燦爛的前景。

參考文獻