天文物理

原子分子动力学参数研究进展

中国科学技术大学物理学院近代物理系朱林繁课题组与中国科学院上海应用物理研究所、日本SPring-8同步辐射等国内外同行合作，在乙炔和氧分子的动力学参数研究方面取得新进展，研究成果连续发表于Astrophysical Journal Supplement Series。宇宙中物质的组成成分及其丰度，是建立元素起源理论的依据和研究天体演化的基础，对于天体物理和天体化学具有重要的意义。基于各种外太空望远镜和卫星观测的光谱方法，是确定宇宙物质组成成分和丰度的主要实验方法之一。作为解释卫星观测光谱的基本输入参数，高精度的原子分子动力学参数是决定所得物理结果准确与否的关键因素。

乙炔分子的电子能量损失谱（上图）与其两维广义振子强度密度谱（下图）（图片来源于中国科学技术大学）

中子星冷却研究进展

中国科学院近代物理研究所科研人员及其合作者率先在中子星冷却的研究中将星体结构处理为随时间演化的，星体结构的演化与中子星热演化耦合在一起，研究成果发表于Astrophysical Journal。星体在冷却过程中，存储的热能并不能够完全释放出来，即动态处理给出的可释放热能低于传统静态处理给出的热能（效率η＜1），因此星体冷却会比之前预期的快。星体质量越大，效率η越低，并且η不依赖于星体温度，也几乎不依赖于核物质状态方程。对于通常质量的中子星（～1.4倍太阳质量），传统的静态处理可以认为是一个比较好的近似，然而对于质量较大的中子星，动态处理或许是必要的。

脉冲星PSR B2035+36的周期跃变和辐射模式变换研究

中国科学院新疆天文台脉冲星团研究组利用南山观测站25米射电望远镜对PSR B2035+36的到达时间观测数据进行分析，分析结果发表于《皇家天文学会月刊》。PSR B2035+36在MJD 52950发生了一次比较小的跃变，但是跃变的自转减慢率相对较大；不同寻常的是跃变后的自转减慢率演化趋势与正常跃变的相反，导致跃变后的平均自转减慢率比跃变前增大了9.6%。PSR B2035+36的观测直接说明磁层的变化与周期跃变有关，也就是星体内部结构的变化有可能导致外部磁层的起伏。研究人员通过星风制动模型探究脉冲星自转和辐射的关联、星体内部结构和外部磁层的关系，并探究外部磁层起伏的诱发因素。

晕流LAMOST-N1来自于矮星系的化学证据

中国科学院国家天文台赵景昆、赵刚和青木和光等人利用日本斯巴鲁望远镜对晕流LAMOST-N1的6颗成员星进行了高分辨率光谱观测，通过分析成员星的丰度模式和最终观测结果，发现晕流LAMOST-N1来自于银河系对外部系统的吸积。由于LAMOST-N1的丰度模式和目前已知的典型矮星系的丰度模式也不完全一致，它的前身可能来自于一个较大的矮星系或者较早被吸积的矮星系，相关论文发表于The Astrophysical Journal。LAMOST-N1是迄今为止为数不多的在运动学成团，并且化学性质和银河系场星显著不同的太阳邻域的晕流，该研究对于银河系的并合历史研究具有重要意义。

颗粒物质中能量涨落的特殊行为

上海交通大学物理与天文学院和自然科学研究院张洁教授研究组与合作者关于颗粒物质中能量涨落的实验进展发表于Physical Review Letters。研究发现对于颗粒物质这种高度耗散的非平衡态系统，在外界加载的剪切作用下，体系内部的弹性能量涨落具有新奇的随机性和统计规律，与体系内部微观上的塑性行为截然不同。进一步的实验统计发现，这种能量涨落的概率分布类似于热力学平衡态系统的Boltzmann形式的指数分布。这个结果暗示着，具有摩擦力和力链微结构、高度耗散的颗粒固体在塑性形变的过程中，其相空间的动力学演化结构是普适的，类似于传统自旋玻璃、热力学玻璃态物质（如金属玻璃）。

体系内部能量的涨落（a）；微观塑性的分布（b）（图片来源于上海交通大学）

在弯曲时空中的波传播特性研究进展

西安交通大学陈天宁教授课题组与英国伯明翰大学和香港科技大学李赞恒（Jensen Li）课题组合作提出利用变换理论来研究弯曲时空，建立了弯曲时空的理论变换模型及物理方程。利用纯几何曲率的方法来构造满足变换媒介所需要的材料参数要求，以弹性波在弯曲结构中的传播为研究平台，研究了弹性波在类比虫洞结构中波动特性、遂穿效应、焦散特性等，相关论文发表于Physical Review Letters。弯曲时空中的波传播特性可以通过变换理论用更加简单的模型来研究；所设计的弹性波虫洞结构在虫洞半径大于某个阈值的时候，对波传播具有100%的遂穿效果；入射点和焦散线的尖端点满足特定的成像公式。

大质量分子外流的证认与统计研究

中国科学院新疆天文台恒星形成与演化团组科研人员利用东亚核心天文台JCMT望远镜的CO（3-2）巡天数据证认了157个大质量分子外流，极大增加了大质量分子外流的样本。相关成果发表于《天体物理学杂志》。这些外流候选体包含了大质量恒星形成的不同阶段，可以研究大质量恒星外流特性随演化阶段的变化，也为通过高分辨率观测研究大质量恒星形成提供了丰富的候选样本。通过统计分析，科研人员发现外流的探测率随着演化时间的增加在增加，外流的质量损失率与演化时间呈现正相关性，大质量外流在不同演化阶段的激发机制可能存在不同。

单向光纤原理

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室陆凌研究组，同清华大学高等研究院的汪忠研究组合作，在磁性三维光子晶体中设计出了单向光子通道，即单向光纤的理论雏形。与传统光纤不同，在单向光纤中，光信号可以无散射地绕过任意形状的杂质或缺陷；研究论文发表于Nature Communications。这种单向光纤是基于近些年拓扑光子学的进展和外尔材料的发现设计出的一种拓扑波导。其原理是使用拓扑光子带隙材料将正反传输通道在三维空间中分开。团队通过螺旋调制外尔光子晶体，耦合并湮灭了外尔点，得到了这样的三维拓扑带隙材料，分开了正反传播的光子通道。