空间间接探测暗物质粒子

正在过去的几十年间,人类对于整个宇宙的认识有了飞跃式的发展,取得了辉煌的成就。基于近年天文观测的结果,一个暗物质暗能量暴涨的宇宙学标准模型被建立起来。我们的宇宙组成,如图1所示:已知的基本粒子只占整个宇宙的5%左右,而27%左右是不发光的暗物质,68%左右是类似真空能的暗能量。寻找暗物质粒子,研究暗能量的本质等,结合微观世界和宇观世界,结合粒子物理和宇宙学的研究已成为21世纪物理学和天文学的一     

暴涨——宇宙年少时

热大爆炸宇宙学的成功：宇宙学的标准模型 工业上一种产品的成功,莫过于成为业界的标准。同样地,科学中一个理论的成功,莫过于被誉为标准模型。热大爆炸宇宙学,正是这样一个标准模型。在介绍今天故事的重点——暴涨之前,让我们回顾一下,作为现代宇宙学的标准模型,热大爆炸宇宙学,如何描述宇宙的现状、过去和未来。我们的宇宙,从诞生至今,已经有137亿岁了。这相当于人类几千年文明史的几百万倍。宇宙浩瀚无垠,当今科学尚不能确定整个宇宙空间的大小,是有限还是无限。然而,我们能观测到的宇宙总是有限的。     

物质结构在夸克-轻子层次上的动力学规律和研究发展趋势

文章综述了粒子物理中标准模型理论的历史发展、面临挑战以及未来的发展趋势.目前阶段物质结构最小组成单元是夸克和轻子,量子色动力学是描述夸克-胶子之间强相互作用的基本理论,它具有渐近自由和夸克禁闭的特点.量子色动力学和电弱统一理论一起构成粒子物理中标准模型理论.标准模型理论成功同时也面临两大挑战:对称性破缺的本质和夸克禁闭难题,这意味着标准模型理论需要发展和突破.人们期望粒子物理学、天文学和宇宙学交叉发展联手解决物质结构和早期宇宙研究中面临的难题,最终揭示超出标准模型的新物理规律.     

粒子物理和宇宙学

粒子物理学的研究对象是基本粒子,其尺度范围小于10-13cm,质量小于 10-23g,是所谓的微观物理学.宇宙学的最小研究对象是星系,其尺度范围大于 1019cm,质量大于1039g,是所谓的宇观物理学.热大爆炸宇宙模型使两者发生了密切的联系.近十几年来,这种联系日益深化,一方面使宇宙学臻于成熟,另一方面也推动着粒子物理学的发展. 以可靠的物理规律为基础的宇宙学研究,是在有了广义相对论之后才开始的.宇宙的膨胀则是在1929年Hubble发现了河外星系的退行规律后才逐渐被认识的.四十年代末,Gamow及其合作者以宇宙膨胀的观念为基础,首先成功地讨论了宇宙…     

第四讲暴涨宇宙学的研究与进展

文章简单介绍了标准(大爆炸)宇宙模型的成功和困难，着重介绍了暴涨宇宙学的研究历史和最近的进展，并展望了今后人们可能的关注方向     

暴涨宇宙—大爆炸后的10~(-35)秒

暴涨宇宙论提出了宇宙在大爆炸后~(-35)秒时在不稳定的假真空态中作指数膨胀,在指数膨胀(暴涨)结束时,假真空的能量转化为热物质。随后宇宙按通常热宇宙理论所描述的方式进行演化。 暴涨宇宙论广泛而又自然地运用了已被公认的粒子物理理论,并使原来在热宇宙论中长期悬而未决的问题有可能获得了简洁的解决。     

为什么宇宙中的物质与反物质不等量

 宇宙学家认为在大爆炸中产生了相等数量的物质与反物质。如果物质与反物质粒子是严格地彼此相反的,它们应该已经发生湮灭而只剩下光子。然而,我们的宇宙是以物质为主的,这意味着大爆炸之后物质与反物质经历了不同的过程。为说明这种过剩的物质,粒子物理的标准模型预言,物质和反物质的衰变速率略有不同。     

现代物理的前沿边缘科学

现代物理的前沿边缘科学邹旺宗，李睿，陈桂莲（湖北省物资学校武汉４３００７０）１暴胀宇宙学天体物理学是研究天体演化的物理过程的科学，宇宙作为一个整体是最大的天体，其物理过程是由大爆炸模型来描述的，根据这个理论我们今天观察到的宇宙起源于１００—１５０亿年...     

新的暴涨宇宙论

在过去的四年里,针对标准的宇宙大爆炸理论的某些缺点,发展了一个关于宇宙机早期历史的新模型.这个模型叫做新的暴涨宇宙.在宇宙演化的最初10～(-30)秒以后的全部时间内,这一模型与先前已为人们接受的对所观测到的宇宙的描述完全一致.然而它与大爆炸模型对宇宙的这个最初10～(-30)秒时间内的描述却显著不同.根据暴涨模型,宇宙经历了一个短期的、极为迅速的膨胀(或“暴涨”)阶段,在此期间,宇宙直径增大的程度比先前认为的程度的 10～50倍还大.在这个惊人的增长迸发期间,宇宙的所有物质和能量实际上是从无到有地被创造出来的.这一暴涨过程对今…     

暗物质模型简介

 粒子物理学的基本任务之一是探究宏观物质世界的微观起源。以粒子物理标准模型(二十世纪六七十年代)为代表性成就的二十世纪,是粒子物理学的黄金时期。在规范对称性的框架下,标准模型成功地统一了微观世界中(由夸克、轻子和传递相互作用的规范粒子组成)除引力之外的三种基本相互作用： 电磁相互作用(确切地说超荷相互作用)、弱相互作用和强相互作用。换句话说,从标准模型出发,几乎可以解释一切目前实验室微观物理现象。     

解读宇宙的起源——2006年诺贝尔物理学奖简介

 2006年度诺贝尔物理奖授予了在宇宙学研究领域取得杰出成果的美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特。他们发现的宇宙微波背景辐射的黑体谱和各向异性强烈地支持了大爆炸宇宙学模型并开启了“精确宇宙学”时代的大门。COBE之后宇宙学研究取得了一系列重大的进展。近年WMAP、SDSS等天文观测更加坚实有力地支持了大爆炸宇宙学模型，并对物理学提出了一些重大的、尖锐的挑战，诸如什么是暗物质？暗能量的物理本质是什么？     

大爆炸理论

  大爆炸理论是研究宇宙的一种方法。几千年以前人们关于“天圆地方”的争论就是对宇宙的研究的开始。哥白尼 “日心说”的提出,冲破了“地心说”的束缚,宇宙学的研究取得重大突破。在1917年,著名科学家爱因斯坦建立广义相对论后,很快就应用于宇宙学的研究,掀起宇宙学的热潮。直到现在最成熟的宇宙学理论——大爆炸理论的提出,使得宇宙学的研究又达到一个高峰。然而研究的脚步并没有停下,一直在前进。     

为什么宇宙中的物质与反物质不等量

宇宙学家认为在大爆炸 中产生了相等数量的物质与反物质。如果物质与反 物质粒子是严格地彼此相反的,它们应该已经发生 湮灭而只剩下光子。然而,我们的宇宙是以物质为 主的,这意味着大爆炸之后物质与反物质经历了不 同的过程。为说明这种过剩的物质,粒子物理的标 准模型预言,物质和反物质的衰变速率略有不同。 这种被称做电荷-宇称破坏(CP violation)的效应是     

弱引力透镜成为精确的巡天科学

正对暗能量巡天(DES)第一年数据的分析显示:利用弱引力透镜效应限制宇宙学参数的精度可与微波背景辐射观测相媲美。基于广义相对论,科学家经过几十年的努力成功地建立了宇宙学模型,即宇宙学常数Λ非零的冷暗物质(ΛCDM)模型。该模型解释了宇宙演化的方方面面,从原初均匀的等离子体到我们如今看到的行星、恒星和星系这一不均匀宇宙。不幸的是,ΛCDM模型与粒子物理标准模型有冲突,后者无法解释ΛCDM宇宙中的两个重要成分:约     

Science评出2003年度十大科学成就:找到暗物质和暗能量存在的新证据位居榜首

今年，Wilkinson微波背景各向异性探测器(WMAP)和Sloan数字巡天(SDSS)天文观测以其对宇宙学参数的精确测量，进一步强有力地支持了大爆炸宇宙学模型，这在人类探索宇宙奥秘和物质基本结构的道路上无疑是一个光辉的成就，这些精确测量推动了宇宙学的研究进入一个黄金时代，其发     

突破绝对时空观人类认识深入到高速与宇观世界（下）——科学发展的人文历程漫话之十四

考察了突破绝对时空观,人类认识深入到宇观世界,建立广义相对论及宇宙图景的曲折过程及思想观念的艰难转变,包括牛顿的宇宙模型及其困难的分析、从狭义相对论到广义相对论的转化、引力场方程的建立、静态宇宙模型的提出及问题、宇宙膨胀的提出及发现、大爆炸宇宙论的提出及不同反应．     

对高能物理实验研究具有重要指导意义的一部著作──介绍荣获1982年度全国优秀科技图书一等奖的《粒子物理实验方法》

当前自然科学的基础研究正向着深度、广度迅速发展,其中一个重要方面就是对微观物质世界越来越深入的研究.粒子物理学是当前微观世界研究所达的最前沿学科.过去十年,粒子物理研究由于理论和实验两方面的密切配合和互相促进,取得了一系列重大的进展.粒子物理实验手段和方法的现代化,丰富了人们对粒子种类和基本性质的了解,深化了人们对粒子结构和粒子间相互作用的基本规律的认识,有效地对有关的粒子物理理论、假设作出检验、判定,对理论提出新课题,推动理论发展.若干年来理论界比较重视粒子理论研究成果的整理、总结,因此有关粒子理论的专著,…     

科苑快讯

 第17届轻子光子相互作用国际会议 1995年国际高能物理学界的一次盛会--第17届轻子-光子相互作用国际会议,于8月10日至15日在北京举行。来自世界数十个国家的近700名高能物理学家与200余名中国同行聚首北京,交流高能物理研究领域的前沿成果和最新信息。 实验方面的报告有:顶夸克的探索、弱电理论的精确检验、b-衰变、B-蓖混合、f-物理、粲物理、QCD和喷注物理、探索新粒子、针对质子时光子的结构、高能衍射、非加速器实验的结果、中微子实验的结果、重离子碰撞的结果、未来的加速器、新探测器和实验技术、有关CP破坏和稀有衰变的结果,丁肇中的总结报告。 理论方面的报告有:标准模型、非微扰论,超越标准模型、QCD、格点规范理论、CP破坏、重味物理、f-c物理的唯象学、粒子天体物理学和宇宙学,李政道的总结报告。     

早期宇宙和高能物理

新的粒子场论的许多性质的验证,只可能通过将理论对于紧随大爆炸(Big Bang)之后的物理条件的预言与根据天文学数据所能重新构成的这一事件的性质进行比较来实现。一千五百万年以前,一个关于宇宙学和粒子物理的相互作用以及物理学的一般统一性的实验被实现了。这个实验我们叫做大爆炸。它产生了分布在10~(28)cm~3范围内的10~(90)组数据。     

暗物质理论研究

正粒子物理主要研究自然界基本粒子以及它们之间的相互作用。考虑电弱对称性破缺之前的粒子物理标准模型和引力,我们知道自然界存在四种基本相互作用:强、弱、超荷和引力相互作用。我们用对称性描述基本粒子和它们之间的相互作用,如庞加莱代数的两个Casimir算子描述了粒子的质量和自旋,引力相互作用是用广义坐标变换(或数学上说微分同胚变换)下的不变性来描述,强、弱和超荷相互作用是用规范理论来描述,其相应的规范群