宇宙中的暗物质

 十多年来,宇宙中暗物质的研究已成为天体物理、粒子物理和宇宙学的交叉热点,其中的冷暗物质的观测研究也已成为当今非加速器物理实验最热门的课题之一.     

第三讲宇宙中的暗物质和暗能量

文章对暗物质粒子的候选者和宇宙中暗能量的研究现状作一简单介绍．     

宇宙中的暗物质

在回顾20世纪物理学基础研究的进展时，宇宙学理论的确立被人们看作是最重大的收获之一．对于年龄达140亿年的宇宙，我们已能把它从若干分之一秒起的演化历史娓娓道出，并且在几乎所有的关键点上找到了观测证据．这确实不能不说它是人类智慧的值得骄傲的成就．近几年来，宇宙学的实测研究又有了一个重要新进展．WMAP卫星通过对早期宇宙中温度起伏的测量，     

大数猜想与暗物质

讨论恒星质量、核子质量、暗物质粒子质量和普朗克质量四者间通过大数A～10¹⁹联系在一起,而且强相互作用与引力间也唯象地通过大数A似乎有着某种深层的联系.     

暗物质依然存在着

暗物质是神秘的不可见的物质,约占宇宙物质中的83％．暗物质使处于高速旋转的星系免于飞散,对暗物质的研究有助于我们了解宇宙的结构是如何形成的．     

暗物质粒子属性和宇宙结构形成

暗物质是宇宙的主要物质成分,但其本质是什么仍然是现代科学亟待解决的一个重大问题。粒子物理学提供了多种暗物质粒子的候选者,不同的暗物质模型在宇宙小尺度结构方面有迥然不同的预言,所以原则上人们可以通过天文观测来限制暗物质粒子的属性。文章首先综述了暗物质粒子属性对宇宙结构形成的影响,然后阐述目前流行的冷暗物质宇宙学模型面临的一些困难,最后讨论用天文学区分冷、温暗物质模型的天文学方面研究进展情况。     

第三讲 宇宙中的暗物质和暗能量

文章对暗物质粒子的候选者和宇宙中暗能量的研究现状作一简单介绍.     

不同密度物质分布对暴涨宇宙演化影响的研究

获得了相关于宇宙暴涨的具有一般形式的物质密度ρ的表达式,解出了表征宇宙标度因子演化的一般解,得到当宇宙学常数对物质密度的贡献大于零时有指数复合函数形式的一般暴涨,当宇宙学常数对密度的贡献小于零时宇宙有余弦复合函数形式的演化.当一般密度函数的参数取特殊值时,回到通常人们得到的解,而且找出了影响宇宙暴涨的一个新的动力学参数C.     

爱因斯坦与宇宙常量

1917年，爱因斯坦发表了他的关于整个宇宙时空结构的理论——广义相对论。同时，他猜想宇宙是静止的，但是他的广义相对论方程的解却是时间的函数，也就是说，从广义相对论方程来看，宇宙是运动的，为了解决这一矛盾，爱因斯坦在方程中增加了新的一项——宇宙常数项，修改了他的方程。可是后来的天文学研究发现宇宙其实不是静止的，而是向外膨胀的，爱因斯坦很后悔在方程中增加了宇宙常数项，他也因此非常遗憾地错过了预言宇宙的膨胀。     

宇宙常数的Bulk流形的起源

关于宇宙常数问题是个至今没有解决的问题, 它的来源至今还没有一个共识. 从额外维的流形出发, 给出了宇宙常数的,bulk,流形起源的理论, 得到了不同情况下宇宙常数的取值和宇宙常数随时间演化的函数, 并且得到了可拟合现代天文观测的宇宙常数.     

暗物质理论研究进展

评述了天体物理中暗物质的发现以及标准模型所面临的问题,综述了解决这些问题及标准模型之外可能出现的新物理与暗物质的联系。介绍了暗物质粒子选择条件和可能的暗物质粒子的候选者;对圆柱形暗物质表面密度与星系和星系团暗物质晕的晕核半径的关系进行了讨论,与其他模型进行了比较,得出暗物质晕的特征半径r_*的暗物质表面密度分布不是一个普适量;并叙述了近几年暗物质研究中提出的新理论模型-Hidden dark matter,最后叙述了中国暗物质实验探测研究的进展,2016年底DAMPE的第一批数据有可能给出;中国锦屏地下实验室（CJPL）的CDEX和PandaX合作组的第一期实验没有发现暗物质粒子存在的信号,期待他们下期的实验。A review of the evidence of the dark matter found in universe and the problems faced by the standard model. To address these issues as well as the possible relationship between the new physics beyond the standard model and dark matter, and given the selection condition of dark matter and possible candidates of the weakly-interacting massive particles (WIMPs). The correlation between the column surface density and the halo core radius of the dark matter halos of galaxies and cluster of galaxies is discussed, and the other models are compared. We find that the surface density within the halo characteristic radius r* is not an universal quantity; The new model (hidden dark matter)proposed in the study of dark matter is described. At last, the research progress of dark matter experiment in China is commented. At the end of 2016, the first batch of DAMPE data may be given;No significant excess events of WIMPS were found in the first stage of both the CDEX and PandaX experiments located in the China Jinping Underground Laboratory(CJPL). Look forward to their the next stage of these experiments in CJPL.     

发现暗物质存在的直接证据

美国天文学家宣布观测到暗物质．人们相信暗物质这种神秘的物质在宇宙中的总量约占宇宙总量的1／4，是“明物质”（普通物质）的5倍，在遥远的30亿光年之外有两个巨大的星系正在发生碰撞，美国NASA的钱德勒X射线望远镜和哈勃望远镜、欧洲南方天文台的超大望远镜和麦哲伦望远镜都在观察着这个壮丽的宇宙奇观，碰撞的能量非常巨大，以致使暗物质和明物质发生分离，这给了我们一个非常好的研究暗物质的机会，虽然科学家们至今仍在研究神秘的暗物质究竟以什么形态存在，但有确凿的证据显示这个宇宙中的物质大部分是暗物质。（相关论文将于近日在《天体物理杂志》发表）     

天文学家发现宇宙超级“空洞”

美国天文学家最近发现宇宙中存在一个直径约为10亿光年的超级“空洞”，那里没有星体，没有星系，也没有神秘的看不见的暗物质．天文学家对这种“空洞无物”的现象感到很奇特．     

暗物质及暗物质粒子探测

文章首先对暗物质的概念作了简单介绍,接着介绍了暗物质的发现过程和暗物质存在的证据等.随后,介绍了目前人们对暗物质粒子基本性质的理解和目前比较流行的暗物质模型,并解释了弱相互作用重粒子（WIMP）为什么获得人们最多的关注.文中还简单介绍了目前探测暗物质粒子的三种实验方法：对撞机探测法、直接探测法和间接探测法.最后,介绍了目前暗物质探测的最新进展,包括来自DAMA,CoGent,PAMELA,ATIC,Fermi等实验的最新结果.     

暗物质及暗物质粒子探测

文章首先对暗物质的概念作了简单介绍,接着介绍了暗物质的发现过程和暗物质存在的证据等.随后,介绍了目前人们对暗物质粒子基本性质的理解和目前比较流行的暗物质模型,并解释了弱相互作用重粒子(WIMP)为什么获得人们最多的关注.文中还简单介绍了目前探测暗物质粒子的三种实验方法:对撞机探测法、直接探测法和间接探测法.最后,介绍了目前暗物质探测的最新进展,包括来自DAMA,CoGent,PAMELA,ATIC,Fermi等实验的最新结果.     

“暗宇宙”之谜

 夜幕降临,星光灿烂,银河、星斗与皎洁的月光交辉相映,编织出美丽的夜空,这就是我们从小获得的知识:恒星、星云、星系……构成的浩瀚宇宙。然而,这只是个错觉,我们的宇宙实际上是“暗无天日”的,这就是2003年过去一年最新的科学成就:宇宙是黑暗的,或者说是个“暗宇宙”(请参阅封二精美彩图)。什么是暗宇宙?那是指组成宇宙的绝大多数物质和能量是不可见的,发光的物质和辐射只占宇宙物质的极小部分,这种不可见的物质和能量称为暗物质和暗能量。根据最新的测量,暗能量和暗物质合计占宇宙质量密度的96%,而我们熟知的恒星、星系等发光物质或重子物质仅仅只占4%。     

关于宇宙中的暗能量

近年中，WMAP卫星通过对微波背景辐射的各向异性的详尽测量，推断出了宇宙物质各种主要组分的密度．它引起了人们广泛的兴趣和关注．其中两点倍受注意：一是真空对宇宙总密度的贡献最大，约占70％；二是实物只约占30％，而其5/6是非常规的暗物质．这些事实向物理学提出了两个很深刻的问题：什么是真空能？以及什么是非重子暗物质？我在上一篇文章中已讨论了后一个问题，即暗物质问题．本文要讨论的是前一个问题，它原叫真空能问题，现在人们常叫它暗能量问题．这问题的物理渊源较复杂．本文的意图是对它的来龙和去脉做些初步的说明．     

暗物质问题简介

暗物质的属性问题是当代物理学面临的一大挑战.文章简要回顾了暗物质的发现历史,已有的暗物质观测证据和粒子物理中的暗物质候选者以及暗物质丰度起源相关理论,还介绍了近年来暗物质的空间间接探测和地下直接探测及其在理论上研究的新进展.     

暗物质问题简介

暗物质的属性问题是当代物理学面临的一大挑战.文章简要回顾了暗物质的发现历史,已有的暗物质观测证据和粒子物理中的暗物质候选者以及暗物质丰度起源相关理论,还介绍了近年来暗物质的空间间接探测和地下直接探测及其在理论上研究的新进展.