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蕭蕭千禧夢 第四章 頂級實驗(2)

(2022-05-31 21:37:51) 下一個

“開玩笑了。公主不要認真啊。我私下裏對南伯伯還是尊敬的。”

南李麗哼了一聲,沒再計較。

韓一邁整理了一下口氣。“總之呢,國際天體物理學界,過去幾十年觀測X射線天體,揭示了很多新規律,所以現在想觀測能量更高的天體,新的射電望遠鏡也就應運而生了。”

“我爸好象也這麽說,但他從來沒說過什麽X射線天體。這不是你杜撰出來的吧?”

“我倒希望是。令尊大人沒說過,不見得沒有過呀。”韓一邁道,“X射線源的實驗基本上做完了,也就過氣了。大概15年前吧,諾貝爾獎都給了。當然就沒有多少人在意了,但是了解一下總是好的。子曰:溫故而知新,可為人師也。科研也是一樣的。最好的開始就是先了解過去的成就。因為不了解過去,就不明白前沿在哪兒。”

“那發現什麽規律了?”

“X射線天體本身就是很偉大的發現。進一步研究,發現這些X光的強弱是變化的,脈動的,所以X射線天體,大多數是脈衝星。”

“啊,我知道。你好像以前說過一次。”南李麗喜道,“那是雙星結構。就是兩個星球互相繞著轉,但是隻有一個發光。所以每過些日子,不發光的星球就把發光的遮住了一部分,光就暗下來了。然後循環往複,呈周期性。”

“天狼星的結構就是這樣的,它有一顆不發光的伴星。”韓一邁點了點頭,“不過,這是我說的嗎?我可不記得了。”

“絕對是。你每一次跟我解釋過什麽,我都有印象的。”

“記性真好。”韓一邁讚道,“不過X射線天體並不發光。而且這種天體的脈動周期非常非常短。”

“有多短?”佟琳道。

“比你眨一次眼還短。”韓一邁笑道,“後來終於搞明白了,這些脈衝星,多數都是中子星。”

“也聽說過哎。中子星,是不是全是中子組成的星體?”南李麗喜道。

韓一邁點了點頭。“當年中子星還隻是一種假設,屬於超新星爆發的一種結果。發現脈衝星,等於間接地證實了中子星的存在。下一步是觀測高能伽馬射線天體,主要是看能不能間接證明黑洞的存在。”

“黑洞?哦,也聽說過。好象我爸提過。”

“黑洞是廣義相對論的一個預言,還沒被證實。”

“那我有點明白了。”南李麗恍然大悟。“你看,你比我爸講得清楚多了。”

“主要是你懂的也不少。是最佳科普對象。”韓一邁點頭道,“做一做科普,其實令尊大人也是可以勝任的。”

“那當然。這是他的專業呀。他雖然懂得比你多,但是他不如你會說。”

“因為我半瓶子醋。”韓一邁嘴角露出一絲不易察覺的嘲諷。佟琳敏銳地發覺了,但是南李麗卻沒有在意。

“師傅,你剛才說的這個X射線,跟醫院裏的X光一樣嗎?”

“一樣的。”韓一邁笑了笑,“但是不是從X光機裏發射出來的,而是從天上來的。”

“那挺神奇的。”佟琳若有所思。

“我一直不太理解。這個伽馬射線跟X光有什麽區別?今天你提到X射線,我想順便問一下。”南李麗皺眉道。

“伽馬射線能量更高,比如這個望遠鏡,觀測的伽馬射線的最低能量是GeV水平,也就是10億電子伏。X射線能量低,一般不超過30萬電子伏。但是這是天體物理的說法。”

“那還有別的說法?看來科學也沒有那麽嚴謹麽。”南李麗道。

“那不過是定義而已,具有曆史的印記。比如陰極射線,就是電子麽。現在的醫學加速器,可以產生400萬電子伏以上的X光。而常見的鈷60放射源,產生的伽馬射線的能量才100萬電子伏。”

“鈷60是不是《血疑》裏,幸子一開始受到的那種輻射?”佟琳插言道。

“對。那就是鈷60,記性不錯。”韓一邁點了點頭。

“你這一說我更糊塗了。到底誰能量高?伽馬射線還是X射線?”南李麗不滿道,“你到底有沒有譜啊?”

“真沒譜。”韓一邁嘻笑道,“嚴格地說,天體物理界從能量上區分X射線和伽馬射線,似乎不太嚴謹。更嚴格的區分,不應該看能量,應該看起源。”

“什麽意思?”

“簡單說,伽馬射線是原子核裏產生的,或者類似於原子核的物質,比如黑洞裏產生的。X射線則不是。但是隨便拿出一個100萬的光子,你可以叫它X光子,也可以叫伽馬光子,物理上是一樣的。”

“那還是有點不對。”南李麗思忖道,“現在假如我發現了一個天體,發射的能量是50萬,你憑什麽說它是X射線源,而不是伽馬射線源?”

“對呀對呀,我也有類似的問題,但我問不出來。”佟琳插言道。

“宇宙中,產生50萬電子伏的X射線的天體,理論上並不存在,所以它隻可能是伽馬射線。這麽看,天體物理用能量區分X射線和伽馬射線,也是嚴密的,有它的道理。”韓一邁解釋道,“如果是5萬電子伏,那這一類天體已經發現了,這是X射線脈衝星。”

“好吧。”南李麗道,“為什麽脈衝星就是中子星?”

“你問題太多了。”韓一邁靠在椅子背上,“公主啊,你有完沒完呀。我這飯都沒吃好。”

“才問了幾個你就煩了?”南李麗不滿道,“你到底懂不懂?不懂就說一聲。知之為知之,不知為不知。不懂,我也不難為你。”

“就這點兒ABC,有什麽不懂的。”

“那就回答我剛才的問題。脈衝星為什麽又叫中子星?”

“這是你說的。我沒說過。”

“耍賴!你剛才說的。”南李麗氣憤道,“你是不是一開始就騙我們呢?我這傻乎乎的還聽你吹牛,你一直滿嘴跑火車。”

“師傅。我證明你剛才說過。”佟琳幫腔道,“什麽脈衝,我學不上來。但是你絕對說過。說過的話,不帶縮回去的。”

“老虎屬於貓科動物。那貓科動物指的就是老虎了?”韓一邁反問道,“你們兩個是很漂亮的女孩子,那女孩子們是不是都很漂亮?”

佟琳和南李麗愣住了。

“邏輯不嚴密。”韓一邁道,“X射線脈衝星,可能是中子星,但也可能是白矮星。當然是中子星的情況比較多。”

“算你明白。”南李麗哼了一聲,“你還沒回答我的問題:中子星為什麽發射X光?”

“因為中子星有自轉,而且非常快。同時中子星又有很強的磁場。根據麥克斯韋方程,高速旋轉的磁極產生電磁輻射,如果頻率足夠高,比如一秒鍾自轉10萬圈以上,那就會產生X射線。”

“什麽東西能一秒鍾轉10萬圈?”佟琳訝異道。

“中子星啊。當然現實生活中沒有這種情況。”韓一邁聳了聳肩。

“那伽馬射線源,會不會也是這種脈衝星?”南李麗接著問。

“不可能。發射X光。每秒就要轉至少10萬圈,這已經夠瘋狂了。伽馬射線頻率太高了,動不動就每秒10億次,這種頻率脈衝星就不行了。產生這樣的射線肯定有別的機理,比如黑洞。”

南李麗整理了一下思緒。“總算明白了為什麽要搞這個實驗,為什麽是前沿了。”

“很不錯。”韓一邁輕輕鼓掌,“公主能跟得上,說明還是有一定功底的。畢竟20多年家庭熏陶擺在那兒。好了。如果你的問題卡在這兒,那你今天可以滿意而歸了。現在趕緊吃飯,吃完了我送你回去。”

“我有很多問題。你才說通了一個。”南李麗隱約覺得韓一邁有送客的意思,這讓她有一絲不快。

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