暗物质直接探测实验现状

 综述了暗物质直接探测实验现状,并对现有主要实验的最新结果和限制进行归纳总结。有些实验已经声称找到了暗物质的疑似信号,但这些疑似信号相互矛盾,而且有些实验又将这些信号区域排除了,需要更进一步的实验才能给出确切的答案。     

“悟空”玉宇探测暗物质——暗物质粒子探测卫星简介

 暗物质是当今科学研究的前沿热点研究领域。暗物质探测可以分为直接探测、间接探测和对撞机探测3类。其中间接探测是在宇宙线中寻找暗物质湮灭或者衰变产生的信号。2015年12月27号中国发射了第1颗用于暗物质粒子探测的空间科学卫星(DAMPE),它具有能量分辨率高、测量能量范围大和本底抑制能力强等优势,将中国的暗物质探测提升至新的水平。本文介绍暗物质粒子探测卫星的结构、性能优势和科学目标。     

寻找宇宙中的暗物质

宇宙中存在暗物质已经得到大量天文观测的证实,但关于暗物质粒子的本质我们仍旧一无所知。为了理解暗物质的性质,许多暗物质探测实验正在展开。直接探测实验探测的是暗物质粒子与探测器物质碰撞所留下的信号,而间接探测实验则寻找暗物质湮灭的产物,如高能伽马射线、高能中微子、正电子和反质子等。理解暗物质所产生的这些信号需要我们了解暗物质的微观粒子的性质,同时也需要了解暗物质在星系或星系团中的分布形式等宏观性质。随着更大规模、更高灵敏度的实验不断投入运行,暗物质之谜有可能在不久的将来得以破解。     

暗物质间接探测现状

本文简介了暗物质间接探测的最新进展.主要介绍近年来PAMELA（Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics）卫星所探测到的宇宙线正电子超出的问题,及相关的理论解释.本文还介绍了PAMELA对于宇宙线反质子的测量结果,ATIC和Fermi卫星对于正负电子总能谱的测量结果等.另一个重要的结果来自于Fermi和地面实验对于伽马射线的测量结果,这些结果对暗物质性质给出较强的限制.     

基于液氙的暗物质直接探测

对暗物质的直接探测是探索暗物质本性的一个重要手段.近年来,随着液氙探测技术的发展,探测质量不断增大,对暗物质的探测灵敏度也不断提高.本文从暗物质在液氙探测器中预期的事例数出发,介绍了液氙探测器的信号产生和关键探测技术,以及控制探测器中本底的方法.目前液氙探测技术对暗物质与核子弹性散射截面的上限已经达到了10-44cm2,今后几年的灵敏度会继续提高2～3个数量级,对暗物质新物理模型做出更好的限制.     

基于地下实验室的暗物质直接探测实验

 暗物质研究是当前基础物理研究的前沿热点课题之一,对天体物理学、宇宙学和粒子物理学等学科的发展具有十分重要的意义。暗物质的直接探测实验是进行暗物质研究的手段之一,也被认为是最为重要的一种方法。本文介绍:暗物质的不同探测方法、暗物质直接探测实验的原理;国际上主要的地下实验室、针对轻质量和重质量暗物质进行直接探测的典型实验及目前取得的进展;下一代实验将面临的挑战和机遇。     

爱因斯坦探针探测keV能段暗物质信号的展望

探索暗物质的物理本质是当前天体物理学与粒子物理学的共同核心任务之一.质量落在keV能区的惰性中微子是热门的暗物质候选粒子之一,在粒子物理、天体物理和宇宙学中均扮演重要的角色.通过辐射衰变,keV惰性中微子释放出一个单色光子,其能量恰为惰性中微子能量的1/2,这一性质对惰性中微子的探测提供了可行的途径.2014年,一个国际合作团队利用XMM-Newton卫星数据在近邻星系团中探测到了峰值能量为3.5 keV的弱发射线信号,并提出这是惰性中微子暗物质的衰变信号.然而,对此发现的后续研究由于现有X射线数据信噪比的限制无法得到一致的结论.爱因斯坦探针卫星独特的大视场巡天将覆盖若干近邻大质量星系、星系团,对3.5 keV信号获得高置信度的探测或有效排除,并可对暗物质在keV能段的可能信号开展高灵敏度搜寻.     

浅谈暗物质的直接探测

讨论了同时利用中国的暗物质直接探测实验CDEX和PandaX靶核的反冲能量数据及相关的线上数据分析系统AMIDAS重建暗物质粒子的质量和一维速度分布函数的可行性．结果表明：结合CDEX和Pan—daX未来的实验数据，对于较轻的暗物质粒子（质量约小于175OeV），AMIDAS可以很好地重建其质量．     

暗物质属性与探测研究进展

观测表明不发光的非重子暗物质占宇宙物质总量的约85%,而其属性目前了解很少.理解暗物质的属性需要超越现有的粒子物理标准模型理论框架.本文对暗物质存在的观测证据,暗物质的丰度起源,暗物质粒子候选者,以及暗物质空间间接探测和地下直接探测的近期实验和理论进展等几个方面进行了简要回顾.重点介绍了与空间间接探测结果相关的理论研究进展,如索末菲效应等,以及地下直接探测结果相关的理论研究进展如有效算符方法,同位旋破缺暗物质等.     

媒体纵览

正世界最大暗物质实验首个结果公布7月21日晚,中国正式公布了PandaX二期500公斤级液氙暗物质探测器运行的第一个物理结果,在3.3万公斤·天的曝光量下,未发现暗物质粒子踪迹,对可能的暗物质候选对象得出了最新的限制。PandaX实验用氙原子作为探测靶子,采取"守株待兔"的方式,探测弥散在地球周围的成千上万亿的暗物质粒子可能碰撞到氙原子上而发生的微弱信号。PandaX所用的     

基于Kalman滤波的飞行冲突探测

基于飞行途中的随机影响及观测仪器的随机误差的考虑,从随机框架的角度提出了Kalman滤波作为冲突探测的一种方法．该方法不仅从模型上保证了更接近飞机的实际飞行情况,而且理论和计算机模拟结果也都表明该方法不但能对明显存在冲突的态势给出准确的预报,对于那些由于随机因素而产生的潜在冲突也能给出一定概率的预报．     

基于NDVI时间序列数据的土地覆盖变化检测指标设计

大中尺度土地覆盖格局及其变化检测是研究全球变化和能量平衡的重要内容.NDVI时间序列数据在土地覆盖变化动态遥感监测中占据着重要地位.针对NDVI时间序列数据,现有的土地覆盖变化检测方法和指标存在许多不足之处.本文在分析现有土地覆盖变化检测指标的基础上,设计了一个新的基于交叉相关光谱匹配(CCSM)和兰氏距离的变化检测指标.该指标充分考虑了NDVI时间序列曲线形状和数值两个变化特征.理论与实例检验结果表明本文设计的指标能够较好的抑制各种干扰噪音的影响,正确检测真实的土地覆盖变化,是一种较为理想的检测指标.     

形态学边界增强算子及多界面检测中的应用

试管稠油油水界面准确检测对稠油破乳过程决策及操作优化具有重要作用。利用图像分析方法能够实时提取界面信息。由于稠油易附着玻璃试管,噪声严重,且不同界面明暗差异大,常规的图像界面提取方法难以同时提取不同界面。提出一种自适应边界检测算子,分别增强暗区域与亮区域。灰度形态学开运算,其运算结果分别膨胀和腐蚀处理,二者结果相减,增强暗区域。亮区域边界增强与暗区域边界增强是对偶运算。与传统的边界检测算子比较,该方法具有更好的抗噪性和定位能力。