范一中

范一中，2010.4被聘為紫金山天文台“百人計畫”研究員。

基本介紹

• 中文名：范一中
• 職業：紫金山天文台研究員

工作及學習

2010.4-: 紫金山天文台(百人計畫研究員), 2010.6被增列為博導

2009.12-2010.3: University of Nevada, Las Vegas 短期訪問學者

2007.9-2009.11: University of Copenhagen 獨立博士後

2005.11-2007.8: Hebrew University 博士後

2004.9-2005.8: University of Nevada, Las Vegas 訪問學者、學生

2003.9-2005.10: 紫金山天文台，攻讀博士學位（2006.3獲博士學位）

2000.9-2003.7: 南京大學天文系，攻讀碩士學位

1996.9-2000.7: 長安大學雁塔校區，測繪工程系學習，獲工學學士學位

1992.9-1996.7: 南方工業學校，中專

工作領域

自2000.9以來一直從事天體物理研究,尤其是高能天體物理(伽瑪射線暴,軟重複伽瑪暴,TeV Blazar,宇宙射線,中微子)研究,2010.4以來開始暗物質方面的研究.現服務於國家先導專項“暗物質粒子探測衛星”，負責該衛星科學團隊的建設及管理；同時還協助韋大明研究員管理“宇宙伽瑪暴,中子星及相關物理研究”團組。

1.伽瑪射線暴是宇宙大爆炸之後人們能夠探測到的最劇烈的恆星尺度的爆發現象,自1997年以來是最熱門的天文研究對象之一.伽瑪暴的特點可以簡單的歸納為能量巨大(典型亮伽瑪暴的爆發能量比超新星還大),速度極快(可達0.999999倍光速甚至更快),這類極端天體的中心引擎一般認為是顆小質量的黑洞或者是中子星.在該方向上的代表性成果包括(a)從觀測數據入手率先發現了伽瑪暴外流體可能是磁化的證據(Fan et al. 2002 ChJAA; Fan 2009 MNRAS),表明至少部分伽瑪暴的中心引擎的能量提取主要是通過磁活動而不是通常認為的中微子湮滅過程.該發現得到了後續理論研究及科學觀測的證實.我們與國際同行Bing Zhang等人共同開展起來的伽瑪暴外流體的物質組分(磁化與否)問題這一方向,連同伽瑪暴的中心引擎的具體形式一起,已被Nature雜誌列為該刊最希望接受發表的GRB成果方向(Sage 2008).相關工作也構成了我國的部分空間天文項目(如伽瑪射線偏振探測器POLAR)的科學依據之一.系統的研究了規則磁化外流體的反向激波,發現磁化介質中的反向激波傳播速度要比非磁化介質中要快許多(Fan, Wei & Wang 2004 A&A), 該發現被後期的數值模擬證實.(b)提出中心能源的再活動過程，而不僅僅是標準餘輝模型中的外激波，可以直接產生強的餘輝輻射(Fan & Wei 2005 MNRAS; Fan, Zhang & Proga 2005 ApJL; Zhang, Fan & Dyks et al. 2006 ApJ; Wei, Yan & Fan 2006 ApJL),該模型已成為X射線閃耀(Swift衛星最重大的科學發現之一)及光學閃耀等現象的國際主流解釋,是對餘輝理論模型的重要發展; 率先指出部分伽瑪暴的早期X射線平台與同時期的光學觀測很難在現有的餘輝模型理論中得到自洽的解釋(Fan & Piran 2006 MNRAS),該疑難至今仍是理論研究的熱點.(c)利用伽瑪暴來研究新物理,例如限制量子引力模型(Fan, Wei & Xu 2007 MNRAS)以及作為“超導宇宙弦”探針的可行性探討(Wang, Fan & Wei 2011 PRL).(d)編寫了自洽計算伽瑪暴高能餘輝輻射的數值計算程式(Fan, Piran, Narayan & Wei 2008 MNRAS), 首次指出GRB的正向激波同步輻射而不是通常認為的逆康普頓散射可能成為Fermi衛星LAT探測器的主要光子來源(Zou, Fan & Piran 2009 MNRAS), 該預言得到了現階段Fermi-LAT觀測的支持; 率先糾正了國際同行提出的瞬時GeV輻射和高能餘輝輻射皆來自於正向激波輻射的錯誤觀點(Gao, Mao, Xu & Fan 2009 ApJL), 得到後期研究支持。

2.暗物質是宇宙中大量存在(比我們標準物理模型所描述的普通物質多5倍左右)但又極難探測的一類物質.現有的暗物質粒子存在的證據無一例外都是基於其引力效應.因此探測其它可能存在的相互作用就成為確定暗物質粒子存在,研究其物理屬性的重要突破口.在粒子物理理論中,暗物質粒子的候選種類很多,例如有系列的超對稱粒子(尤其是其中的中性子),為解決強作用中的CP問題引入的軸子,為解釋中微子質量問題而引入的惰性中微子,以及超維粒子等.暗物質被美國科學院以及中國科學院都列在21世紀最期待解決的重大科學問題之首，這充分表明了其極其重大的科學意義。現階段國際上最受關注的暗物質粒子候選體是弱相互作用大質量粒子(WIMP;例如中性子),這類粒子原則上可以在加速器上產生出來,或者是衰變或相互間發生湮滅從而產生一些穩定的粒子(對),或者是和普通物質有極其微弱(但可探測)的碰撞,因此可以被人們探測到.我們的暗物質粒子探測衛星就是為了探測該類例子而設計的,我們項目的基礎是ATIC探測器發現的一個高能電子宇宙射線在300-800GeV波段存在的一個明顯超出(Chang et al. 2008 Nature). ATIC的發現得到了PAMELA及Fermi衛星的部分支持。在對宇宙射線電子超現象的綜述文章中，我們對一些天體物理起源模型進行了再分析，指出了部分模型（例如GRB模型以及宇宙射線膝相關模型）存在的困難並給出了進一步區分電子超物理起源的初步方案(Fan,Zhang & Chang 2010 IJMPD)。

獎勵及榮譽

2009年全國優秀博士論文

2008年中科院優秀博士論文

2007.6: "Essential Science Indicators" new hot paper

2004年中科院院長(特別)獎

承擔課題

現階段主要承擔國家自然科學基金面上項目並得到中科院百人計畫支持.在暗物質以及高能天體物理兩個方向招收博士後、博士以及碩士研究生。現階段的主要研究方向包括: (a)暗物質間接探測相關理論研究 (主要合作者:常進研究員);(b)利用緻密天體研究暗物質的物理屬性及暗物質在恆星結構演化中的分布研究(主要合作者：博士生楊睿智；常進研究員);(c)利用天文觀測數據來檢驗新物理理論模型;(d)高紅移伽瑪暴的起源研究及統計研究(主要合作者:韋大明研究員,張富文博士);(e)伽瑪暴中心引擎的具體形式(黑洞還是中子星)及物理參量的確定(主要合作者:韋大明研究員);(f)高能暫現源的數據處理分析及理論研究(主要合作者:顏景志副研究員)；(g)伽瑪暴外流體物質組分的進一步研究（主要合作者：高維洪副教授，金志平助理研究員）.

到位工作後已完成的協助指導包括:

博士後邵琅（2010.4-2011.7,期間在ApJL發表對Sw1644+57/GRB 110328A的研究成果;現河北師範大學物理系副教授）

碩士生王瑜(2010.4-2011.7, 期間在PRL以Comment形式發表對高紅移伽瑪暴的超導宇宙弦模型的討論)。