宇宙背景辐射和新“以太”漂移

地球几乎是各向同性地浸没在奇特的辐射中,这个辐射是关于宇宙历史和它的性质的唯一的讯息来源。这种微弱的辐射是13年前,在研究噪声对卫星通讯系统的干扰时发现的。“噪声”被证明是起源于宇宙,且不久被称为3°K(绝对零度3度)宇宙黑体辐射,因为它具有     

早期宇宙复合时期的电离率

在各种宇宙学模型中,复合时期的电离率是计算物质与辐射密度扰动演化、特别是宇宙微波背景辐射各向异性值的基本数据之一.对于纯重子宇宙,复合时期的电离率X(?)n_e/n(n_e是自由电子的数密度,n是氢原子加自由质子的数密度)的演化结果早已由Peebles给出     

"开天辟地"——宇宙的创生机制

大爆炸宇宙学说的"乌云" 1970年代末,大爆炸宇宙学说的天空中游荡着几朵"乌云". 宇宙微波背景辐射已发现10多年了,微波背景上由于地球运动引起的温度差异也已在几年前探测到了.     

是什么驱动宇宙暴胀?

尽管热大爆炸宇宙学取得了巨大的成功,它所预言的轻元素丰度以及宇宙微波背景辐射等都得到了大量观测的支持,但是热大爆炸宇宙学依然面临诸如平坦性和视界等无法克服的疑难问题.在热大爆炸之前,宇宙历经暴胀,在极短时间内膨胀了极大的倍数,抹匀了宇宙初期的不均性和拉平了宇宙空间几何,从而简单合理地解决了热大爆炸宇宙学面临的诸多疑难问题.并且,起源于暴胀时期的量子涨落可以自然地提供导致形成宇宙大尺度结构和微波背景辐射各向异性的原初密度涨落.目前被广泛接受的图像是:暴胀由标量场(也被称为暴胀子)的一段较为平缓的势能驱动,期间暴胀子的动能远小于它的势能.然而,暴胀子的物理起源依然不清楚,需要通过未来更多的理论研究和观测来揭示宇宙暴胀的机制.     

各种尘埃的宇宙学效应

在文献[1]中,我们讨论了被星系前大质量恒星加热的尘埃的再辐射对3K宇宙微波背景谱的影响。结果表明,在中性氢含量很少的情况下,尘埃的再辐射将使3K微波背景谱在峰值附近产生0.1 K—0.2 K的畸变。这为3K微波背景的畸变提供了一个有效的机制。现在观测表明,星际尘埃及星系际尘埃的主要成份的硅酸盐,但是用于天体上的硅酸盐模型有几个,而且所有的作者都声称,他们的模型均来自于观测和实验,在文献[1]中,为了计算方便起见,我们只采用了Silk等人1979年所提出的模型,因此人们必然要提出这样的问题:文献[1]的结果是否是模型的选择效应? 为了弄清这个问题,本文详细地讨论了两种硅酸盐模型,结果     

宇宙如何起源?

热大爆炸宇宙学取得巨大的成功,它所预言的哈勃定律、宇宙微波背景辐射和轻元素丰度等都得到了观测的广泛证实.但是热大爆炸宇宙理论自身有着无法解释的疑难问题,比如宇宙空间平坦性问题、视界问题等.为了解决热大爆炸宇宙学的诸多疑难问题,一个最简单经济的方案是在宇宙热大爆炸前发生一段由真空能推动的宇宙近指数膨胀的宇宙演化过程,即宇宙暴胀.事实上,发生在宇宙极早期的暴胀过程不仅可以合理地解释所有这些热大爆炸宇宙学中的疑难问题,而且起源于暴胀期间的量子扰动自然地提供了宇宙晚期结构形成所需的原初密度涨落.反过来,探测宇宙微波背景辐射微小的各向异性和宇宙结构成了探索早期宇宙暴胀物理过程的关键手段.尽管现有的大量宇宙学观测强有力地支持暴胀宇宙学,然而当前在宇宙大尺度上似乎依然存在一些偏离标准暴胀宇宙学预言的迹象,这些迹象可能暗示宇宙在极早期暴胀前还经历了一段收缩过程.     

宇宙学进入了"精确研究"时代

瑞典皇家科学院10月3日宣布，2006年诺贝尔物理学奖授予美国科学家马瑟（J．Mather）和斯穆特（G．Smoot），以表彰他们发现了宇宙微波背景（CMB）辐射的黑体形式和各向异性。马瑟和斯穆特借助美国1989年发射的宇宙背景探测器（COBE）卫星做出的发现．为有关宇宙起源的大爆炸理论提供了支持，他们的工作“将我们带回了宇宙形成的婴儿时期”，“使宇宙学进入了精确研究时代”。     

2006年度诺贝尔奖获得者

美国科学家马瑟（J.C.Mather）和斯穆特（G.F.Smoot）因发现黑体形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象而获2006年诺贝尔物理学奖。借助1989年发射的COBE卫星，马瑟（右）和斯穆特领导的1000多人研究团队首次完成对宇宙微波背景辐射的太空观测研究，发现微波背景辐射与黑体辐射非常吻合，从而为大爆炸理论提供进一步支持。     

WMAP:宇宙学研究的新纪元

2003年2月1日,美国科学家公布了威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星(Wilkinson MicrowaveAnisotropy Probe,WMAP)关于宇宙微波背景在各个方向的分布图,精确展示了宇宙大爆炸后38万年(即目前宇宙年龄的三万分之一)时的宇宙物质空间分布,为研究宇宙的起源和演化提供了宝贵的观测资料.     

验证宇宙暴涨说

欧洲航天署(ESA)研制的普朗克(Planck)卫星于2009年5月14日发射升空,该卫星的主要任务是通过探查宇宙微波背景(CMB)的各向异性及证实B模(B-mode)引力波的存在来验证宇宙暴涨说.     

康普顿散射对2—5μm红外背景谱的影响

一、引言1983年,Matsumoto等人说:他们用火箭作为运载工具进行高空红外探索,在2—5μm波段探测到一个新的红外背景辐射,这个红外背景是温度约为1500K的黑体谱。大家知道,微波背景辐射被认为是大爆炸的残余。那么,这个新发现的红外背景的根源又是什么?Carr     

一个疯狂的宇宙

几个世纪以来 ,天文学家一直在研究宇宙中的星系和大尺度结构是如何形成的。在 2 0世纪后半叶 ,宇宙学家发现这些过程有一个见证者 ,它就是温度仅为几K的宇宙微波背景辐射 (cosmicmicrowaveback ground,CMB)———大爆炸的余辉。恰恰在物质形成结构之前 ,CMB遍布了整个宇宙。大约 1 0年前 ,科学家发现了CMB的有效温度存在着微小的变化 ,这为研究星系的早期形成以及之后的演化提供了重要的线索。现在 ,另一个观测证据显示 ,这些温度上的差异始于大爆炸之后大约 40万年。通过位于南极的射电望远镜———度角干涉仪 (DegreeAngularScaleI…     

宇宙背景辐射的发现——介绍彭齐阿斯和威尔逊

在科学上,简单而伟大的发现是不常有的。美国物理学家彭齐阿斯(Arno A.Penzias)和威尔逊(Robert W.Wilson)在1965年发现的3K宇宙背景辐射,就是其中之一。正由于这一发现,使他们获得了1978年度的诺贝尔物理学奖金。不少人认为,他们的这一伟大发现,就象伦琴发现     

LAMOST与暗能量

2003年威尔金森微波背景各向异性探测器(WMAP)和斯隆数字巡天(SDSS)通过天文观测对宇宙学参数进行的精确测量,强有力地支持了一个以暗能量、暗物质为主的暴胀宇宙模型.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成就.这一成果被美国<科学>杂志选为2003年度世界十大科技进展,引起了科学界和社会各界的广泛关注.     

1+2维Bianchi Type Ⅰ宇宙模型中的熵生成

一、引言 解释现今可观察宇宙中存在的大数熵,一直是宇宙学中最令人感兴趣的问题之一。按标准的RW模型,辐射气的熵是一个守恒量。虽然RW模型可描绘当今宇宙的均匀性和各向同性,能解释轻元素的丰度等一系列重要观察结果。因而具有明显的成功之处。但它也有致命的先天性缺陷,首先它无法自证为什么在如此众多的宇宙模型中,大爆炸单单挑中这个既均匀又各向同性的最高对称性宇宙作为它的胎儿——宇宙演化的初始条件。其次,该模型无法解     

2006年度诺贝尔奖获得者

诺贝尔物理学奖瑞典皇家科学院10月3日宣布,2006年度诺贝尔物理学奖授予美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特,以表彰他们借助美国1989年发射的COBE卫星发现的宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性。该发现为有关宇宙起源的大爆炸理论提供了支持,将有助于研究早期宇宙,帮助人们更多地了解恒星和星系的起源,使宇宙学进入了“精确研究”时代。他们将分享1000万瑞典克朗(约合140万美元)的奖金。诺贝尔化学奖瑞典皇家科学院10月4日宣布,美国科学家罗杰·科恩伯格因在“真核转录的分子基础”研究领域所作出的贡献而独自获得2006年诺贝尔化学奖…     

在Einstein—Cartan理论中宇宙无毛猜想（CNHC）的验证

20世纪 80年代初Ｃｏｌｌｉｎｓ和Ｈａｗｋｉｎｇ在Ｅｉｎｓｔｅｉｎ引力理论框架中提出宇宙无毛猜想 (ＣＮＨＣ) :如果宇宙真空场 (即宇宙常数 )存在 ,所有各向异性Ｂｉａｎｃｈｉ时空演化都将渐近趋向ｄｅＳｉｔｔｅｒ时空 .如果这个猜想是对的 ,我们就能容易地明白为什么极早时期宇宙必然会发生暴胀 ,为何我们的宇宙经历暴胀后导致整体的各向同性和均匀性 .直至最近这个问题讨论还很热烈[1-3 ] .　　极早时期的宇宙 ,由于宇宙中所有粒子的自旋能和粒子总能相比较不能忽略 ,所以必须考虑自旋对引力及时空的影响 .为此我们必须根据爱因斯坦…     

从2006年诺贝尔奖看当代物理学的发展

瑞典皇家科学院将2006年度诺贝尔物理学奖授予马瑟（J．Mather）和斯穆特（G．Smoot）两位教授，表彰以他们为首的学者利用宇宙背景探测器（Cosmic Background Explorer，缩写为COBE）的数据，证实宇宙微波背景辐射的黑体形式．并发现各向异性。这次诺贝尔奖的颁布，肯定了精确宇宙学的一些重要成果。     

原初引力波直接证据不成立

2014年3月,位于南极洲的BICEP2(Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization)研究团队宣称,通过对宇宙微波背景辐射(Cosmic Microwave Background,CMB)极化现象的观测与分析,首次得到了原初引力波的直接证据。这一证据能够用来证明暴胀宇宙理论。然而,2015年1月,欧洲空间局(European Space Agency,ESA)发布公告称,无证据支持原初引力波的发现。宇宙起源于138亿年前的大爆炸,从最初极小尺度、极高温度、极大密     

超高能宇宙线从何而来?

宇宙线是来自外太空的唯一物质样本,携带着粒子物理、高能天体物理、宇宙物质组成及其演化的丰富信息.已知的宇宙线粒子最高能量约为3×10~(20) eV."宇宙线是如何被加速的?""其起源天体是什么?""在这样的高能情况下,已知的物理学规律是否还能适用?"等这些都是有待解决的重大科学问题.为此人们通过多种实验手段在空间和地上开展宇宙线的多信使研究.在过去的几十年里,宇宙线、伽马射线和中微子观测取得了丰富的成果:(1)宇宙线能谱、成分和各向异性的测量精度达到了史无前例的水平,极高能宇宙线的偶极各向异性表明这些粒子来自银河系之外;(2)空间实验发现了3000多个GeV伽马源,地面实验发现了近200个TeV源,它们大多为高能电子源,有几个已被认证为强子源;(3)冰立方实验发现了近百个高能中微子,它们的各向同性分布暗示着河外起源.这些新结果为解决宇宙线的起源问题和发展相关的粒子加速理论奠定了基础.新一代更高灵敏度的实验装置的建设和运行正在开启宇宙线粒子天体物理研究的新篇章.