利用中性氢21厘米吸收线系统直接测量宇宙膨胀加速度

 物理测量在方法和精度上的进步使得我们对物质世界和宇宙的本质有了越来越深刻的认识,特别是对宇宙学参数的精确测量把我们带进了精确宇宙学时代。     

GW170817与标准汽笛宇宙学

GW170817实现了基于"标准汽笛"的首次哈勃常数H_0测量,开启了标准汽笛宇宙学的序幕。正在进行的双中子星并合引力波观测,有望在5年内测量H_0到约2%精度,提供解决H_0危机的独立而珍贵的数据。下一代的引力波实验,则将通过标准汽笛方法,精确测量宇宙膨胀速度和宇宙大尺度结构,限制暗能量状态方程,在宇宙学尺度上检验广义相对论。     

宇宙学常数疑难

当代天文学的一系列观测事实都支持应该存在一个非零的正的宇宙学常数，但是，人们发现当前宇宙学常数值太小，而且宇宙学常数即真空能量密度与现在的物质密度巧合地具有相同的量级，然而现有物理学理论还无法给出合理的解释，因此宇宙学常数问题成为物理学和天文学上最重大的疑难之一。文章综述了近年来宇宙在加速膨胀这一重大的天文发现和宇宙学常数的观测结果以及当前理论物理学在宇宙学常数问题上的一些尝试。     

轴子--粒子物理和宇宙学的新前沿

—、引言粒子物理、宇宙学和天文学的深度结合催生了当下粒子宇宙学研究的高速发展。继2017年引力波之后,2019的物理学诺贝尔奖再次光顾了宇宙学领域,并颁给了从事宇宙学理论研究的Peebles教授。目前,正当宇宙学研究在观测层面大步前进时,理论家和实验家们近年来将目光投向新的宇宙学热点,一个长期被理论预言的基本粒子“轴子(Axion)”。     

反物质和暗能量

 上个世纪,人类在探索宇宙奥秘和物质基本结构及其相互作用的道路上取得了辉煌的成就,建立了描述微观世界的粒子物理标准模型和描述宇观世界的大爆炸宇宙学标准模型。粒子宇宙学将微观世界和宇观世界、粒子物理学和天文学结合起来,研究早期宇宙这一极端条件下的物理规律,探讨基本粒子的相互作用的统一。近代宇宙学研究表明,在宇宙演化过程中经历了暴涨(Inflation)阶段。基于粒子物理的标量场理论,暴涨宇宙学不仅为经典大爆炸宇宙模型中的初始条件和疑难给予了答案,而且提供了一个描述宇宙大尺度结构成因的合理理论,并为近年观测所支持。     

利用哈勃参数直接诊断标准暗能量模型

正宇宙加速膨胀的发现使得现代宇宙学和理论物理的研究面临一个重大的挑战。包括Ia型超新星、宇宙微波背景辐射(CMB)、重子声波振荡(BAO)等不同的观测方法,都证实了宇宙加速膨胀这一个现象,且探测的结果都和宇宙学常数项Λ不随时间演化的基本假设保持一致。尽管观测结果倾向于此,Λ不随时间演化这一个简单的假设却存在着争议。包括巧合性问题,精细调节问题还是没有得到很好的解决。实际上,很多暗能     

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     

皮布尔斯的物理宇宙

2019年10月8日,瑞典皇家科学院宣布将今年的诺贝尔物理学奖授予詹姆斯·皮布尔斯(物理宇宙学方面的理论发现)以及米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹(首次发现围绕类太阳恒星运动的系外行星)。在现代宇宙学一步步走向精确定量科学的过程中,皮布尔斯扮演了关键角色。文章对皮布尔斯在现代宇宙学研究中的奠基性工作进行了简要回顾,侧重介绍其在宇宙组份,宇宙演化,和宇宙结构形成方面的重要贡献。     

学习研究宇宙物理的一本好教材──《宇宙学引论》评介

学习研究宇宙物理的一本好教材──《宇宙学引论》评介李升今（邯郸师范专科学校物理系，邯郸０５６００４）现代宇宙学是由爱因斯坦于１９１７年发表的题为《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文揭开序幕的。从此，人们对字宙学的研究进人了一个新时代。近１０年来，...     

哈勃:观测宇宙学的奠基人

2002年8月，身残志坚的霍金(S．Hawking)来华参加第24届世界数学家大会，在我国掀起了一股“霍金热”．确实，能够欣赏霍金的宇宙学理论是一种幸福．然而，假如只晓得霍金而不知道哈勃，那就成了一种悲哀，因为任何一种宇宙学理论，都必须经受哈勃有关星系世界的种种发现的检验．     

精确宇宙学时代的暗物质问题

所谓暗物质、暗能量就是非常稀奇的事物,这里面我想是可能引出基本物理学中革命性的发展来的……假如一个年轻人,他觉得自己一生的目的就是要做革命性的发展的话,他应该去学习天文物理学。———杨振宁处于变革之中的宇宙学当今的宇宙学正处于一场重大变革的前夜。回顾不到10年前的情形,并与今天宇宙学的现状作一比较,就会清楚而深刻地感受到,在这短短的不到10年的时间里,宇宙学经历了多么大的变化。我们大家正有幸见证这场深刻的变革。例如,过去多少年人们一直都在谈论宇宙膨胀的减速并引入宇宙学基本参量q0(减速参量)来描述这种减速。在我…     

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？     

伽玛射线暴与爱因斯坦相对论

伽玛射线暴(简称伽玛暴)是当今天体物理领域最热门的研究领域之一。继过去几年内长时标伽玛暴(持续时标长于2秒)研究取得的不断突破,2005年以来短时标伽玛暴(短于2秒)之谜也开始被解开,短暴的双中子星并合模型第一次得到观测支持。最近还发现一个红移高达6.3的伽玛暴,这标志着伽玛暴开始成为研究高红移宇宙学的探针。本文旨在对伽玛暴研究的历史和现状作一个回顾和评述,并就爱因斯坦所创立的相对论和宇宙学具体在伽玛暴研究中的应用作一些讨论。     

宇宙是十二面体吗?

近来法国与美国的宇宙学家提出空间可能是有限的，形状像一个十二面体，他们宣称，对于测量到的宇宙微波背景辐射可以采用形如十二面体的宇宙来解释，而不能用普通形状的宇宙解释(Luminet J P et al．Nature，2003，425：593)。     

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     

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。     

关于宇宙学常数问题的知识要点和几点思考

大爆炸宇宙学告诉我们,宇宙正在膨胀。如果我们的宇宙主要包含的是基本粒子型物质,那么宇宙将是减速膨胀。但是,对于今天我们观测到的宇宙来说,发现它在最近过去的几十亿年间却在加速膨胀!这预示着,宇宙中的主要能量形态不是基本粒子型物质,而是某种新的能量形态。对这种“新的”能量形态,其实科学家早有察觉和分析。它的最简单的可能性就是宇宙学常数。然而宇宙学常数的物理本质和内容却并不简单。这篇短文,就是主要介绍了宇宙学常数的一些基本知识和我们对它的一些思考。爱因斯坦方程中最自然出现的一项是宇宙学常数(简称cc)项,cc的值任意…     

一种具有O(2,2)对偶对称的弦宇宙学解

研究了时间相关的度规、挠率、dilaton背景场及其Liouville势场作用下的低能对偶弦模型,获得了时空维数D=3时的经典弦宇宙学解.通过O(2,2)对偶变换,发现可以生成一种含有奇点的新的宇宙学解.     

宇宙重新加热能标对微波背景辐射效应的研究

研究了暴涨宇宙学中重新加热能标ρ_reh的不确定性对原初谱和宇宙微波背景辐射(CMB)的效应,并着重指出了在谱指数跑动大的模型中CMB观测可以给出ρ_reh一个很强的限制.     

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。