能帶. 金屬導(dǎo)體都有僅部分能量被電子占據(jù)的寬的能帶,稱為導(dǎo)帶.在這種能帶 中沒有被占據(jù)的電子態(tài)的能量與已被占據(jù)的電子態(tài)粗纖維測定儀的能量相連接,能帶填充的 情況很容易被電場作用所改變,表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性. 絕緣體中電子剛好填滿最低的一系列能帶,其最高的滿帶有時稱為價帶, §9.。 3 半導(dǎo)體物理 1。 更高的各能帶都空著.粗纖維測定儀由于滿帶與空帶之間隔著比較宙射線也不能歸之于 完全由銀河系中某個區(qū)域射出來的.宇宙射線中有一部分是從銀河系以外的太 空中射來的,有可能來自宇宙中各星系. 原始宇宙線粒子主要成分是質(zhì)子,還有少量的原子核.既然各星系發(fā)出的 原始宇宙射線的主要成分是質(zhì)子,那么從反星系發(fā)出的宇宙線粒子的主要成分 應(yīng)該是反質(zhì)子.所有各星系發(fā)出的宇宙射線混在一起射向地球而被我們 觀察到. 觀察地球上接收的原始宇宙線粒子中是否有一定份額的反質(zhì)子,如果觀察 到確實有一定份額的反質(zhì)子,就需要判斷這部分反質(zhì)子宇宙射線主要從哪個方 向射來,還需要確定這部分反質(zhì)子原始宇宙射線的強(qiáng)度. 這些信息可以為人類探尋反物質(zhì)提供以下線索:太空中是否存在粗纖維測定儀反物質(zhì)星 系— ———是否有一定份額的反質(zhì)子原始宇宙射線;— ———反質(zhì)子原始宇宙射線主要從哪個方向射來;反物質(zhì)星系距離有多遠(yuǎn)、發(fā) 射宇宙射線強(qiáng)度有多大———觀察到的反質(zhì)子原始宇宙射線的強(qiáng)度. 在地球表面上是不能進(jìn)行這項觀測的,因為地球表面上觀測到的宇宙射線 不是原始宇宙射線,是次級宇宙射線. 高能原始宇宙射線射向地球時,到了大氣層就和大氣中的原子核碰撞,產(chǎn) 生許多高能 π介子.這些 π介子可以再和別的原子核碰撞或者衰變產(chǎn)生 μ子. 這個過程一次接一次地級聯(lián)進(jìn)行,一個入射的原始宇宙射線粒子可以產(chǎn)生幾百 個甚至更多的次級宇宙射線粒子,表現(xiàn)為大量的 π介子和 μ子.觀察到這樣 2 。暗谑隆∮钪娴慕Y(jié)構(gòu)和演化 8 的次級宇宙射線粒子,根本無法判斷進(jìn)來的原始宇宙射線粒子究竟是什么粒 子,也難于對原始宇宙射線粒子的入射方向和強(qiáng)度做出準(zhǔn)確的判斷.因此這樣 的觀測必須粗纖維測定儀到太空去做,必須跑出大氣層,直接觀測原始宇宙射線粒子.目 前,這方面的觀測研究正在 α譜儀太空實驗室中進(jìn)行. §1 宇宙中的暗物質(zhì)和暗物質(zhì)的探尋 05. 大量存在的暗物質(zhì) 宇宙中有許多螺旋狀星系,這是一些在萬有引力作用下旋轉(zhuǎn)的星系.觀察 其中不靠近中心,且距離中心r處的某一部分的運動速度v,按引力等于向心 力得出 v= Gmi(r)粗纖維測定儀 . n r 這里m(r)是星系粗纖維測定儀中粗纖維測定儀.如果星系質(zhì)量比較集中在中心 n 區(qū),則對于中心區(qū)以外的區(qū)域,m(r)就是不隨r的增加而變化的常量.這 in 樣,外部星體的運動速度應(yīng)該隨r的增加而減少.而實際觀測得出:直接觀測 2 到的星系的質(zhì)量分布確實是中心密、外面;并且,許多星系的v隨r變化 不大.從觀察到的六十多個螺旋狀星系來看,都顯示出在幾萬光年或更大的范 圍內(nèi),v不隨r變化.并且都在一個典型值附近 v≈20 00km/s. 0 這表明盡管從直接觀測來看,星系的質(zhì)量集中在星云核的區(qū)域,但實際上 在相當(dāng)大的范圍內(nèi),星云中半徑r的球體區(qū)域內(nèi)的總質(zhì)量m(r)隨r的增加而 in 增加.因為如果mi(r)隨r成正比地增加min(r)=mr,按引力等于向心力得出 n v=Gm. 按此估計在相當(dāng)大的范圍內(nèi),星系的質(zhì)量大體為 2 v0r m(r)= G. in 這相當(dāng)于N個太粗纖維測定儀陽的質(zhì)量, N= m(r) = vr. 2in0 m⊙Gm⊙ 30 如果用v≈20 00km/s,r=4000 00l.y.,m⊙=1.98 889×10kg代入.可以得到典 型的星系在半徑為400 000l.y.的球體范圍內(nèi)的質(zhì)量相當(dāng)于N=1.1406×10個 太陽的質(zhì)量.這個值比實際觀測到的要大得多. §10.5 宇宙中的暗物質(zhì)和暗物質(zhì)的探尋。病。埃 太陽系在銀河系里離銀河系中心約2600 00l.y.的地方,它繞銀河系中心 運動的速度是v粗纖維測定儀=(220±20)km.估計銀河系中比太陽系更靠近中心的總質(zhì)量 10 為太陽質(zhì)量的9×10倍,遠(yuǎn)大于實際觀測值. 這表明實際上還有許多未被觀測到的物質(zhì)也在起引力的作用,這些物質(zhì)數(shù) 量多,并且分布范圍比看到的要大.根據(jù)這些估計星系的總質(zhì)量約為觀測得到 的星系質(zhì)量的3~10倍,即大量的物質(zhì)是不能 “觀察”的物質(zhì). 暗物質(zhì)是不能提供任何直接的電磁作用信號,但可以有引力效應(yīng)的物質(zhì). 在星云的質(zhì)量分布中,大量的質(zhì)量是暗物質(zhì).這是彌散狀態(tài)存在的暗物質(zhì).宇 宙中還存在聚集狀態(tài)的暗物質(zhì).大量物質(zhì)聚集構(gòu)成星體.對于每個星體都可以 算出這樣一個半徑:如果星體的全部質(zhì)量都聚集在這個半徑以內(nèi),則該星體上 的任何物質(zhì)不論以多大的速度向外發(fā)射,都不能射出星體范圍,這個半徑稱為 施瓦氏半徑(Schwarzschild).例如,太陽的施瓦氏半徑是2.953km,如果太陽 的全部質(zhì)量都集中在一個半徑比2.953km還小的球體內(nèi),則太陽將