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。     

暗物质间接探测和对撞机探测实验现状

综述了暗物质间接探测和对撞机探测实验的现状和最新进展,并对现有主要实验的最新结果和限制进行了归纳总结。自2008年以来,宇宙线正负电子谱的反常超出被多个实验组相继报道出来。尽管存在一些争议,暗物质效应是这些超出现象的一种自然解释。另一方面,反质子-质子比和γ射线观测结果均未呈现反常信号,这为暗物质的性质给出很强的限制。此外,也可以通过对撞机探测实验上的零信号来限制暗物质性质。在不久的将来,AMS-02和LHC的新数据可能会为暗物质研究提供新的启示。     

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     

DAMA实验新进展

DAMA实验正在意大利国家核子研究所（I.N.F.N.）的格朗萨索国家实验室（LNGS）运行.DAMA实验主要研究银河系银晕内的暗物质粒子.目前的DAMA/LIBRA采用的是250kg高放射性纯度的NaI（Tl）晶体,加上第一代实验DAMA/NaI（约100kgNaI（Tl）晶体）,DAMA实验已经积累了13个年周期的数据,总曝光量高达1.17ton·yr,观测到显著性为8.9σ的与模型无关的暗物质年调制信号,这是银河系银晕内存在暗物质粒子的证据.本文描述DAMA实验的设置运行情况以及近期主要物理结果.     

电磁场作用的Q球解及其能量稳定性质

暗物质的理论与实验研究是天体粒子物理学的重要研究课题,暗物质是宇宙中物质的主要组成部分,并对星系的结构和形成产生重要影响.暗物质可能是由最轻的超对称粒子构成,这些标量粒子在宇宙中以非拓扑孤子—Q球的形式存在.通过求解具有耦合势能形式的Klein-Gordon方程,获得了均匀及非均匀标量场模型中带电Q球的精确解,分别用解析和数值分析的方法计算了2种Q球的总能量,结果表明带电Q球模型中也存在能量稳定性.为进一步研究暗物质实验和观测提供研究方法和理论基础.     

CERN确定下一个搜寻目标:暗物质

<正>7月8日初,欧洲核子研究中心(CERN)表示,他们的大型强子对撞机(LHC)已经发现了疑似希格斯玻色子的粒子,下一步将着手搜寻暗物质,为了完成这一目标,他们将耗资12亿欧元对LHC进行升级。物理学家们普遍认为,暗物质是宇宙的"黏合剂",然而,尽管宇宙间大约84%的物质都由暗物质组成,而且暗物质也遍布于我们周围,但因为其不发光也不反射光,所以迄今还没有被"看到"。LHC两个探测器的主管分别宣布,他们找到了一种新的亚原子粒子,这种粒子     

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。     

“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。     

目前还有新的星系在宇宙中形成吗?

正A:想要回答这个问题,首先需要了解星系是如何形成的。在宇宙诞生之初,近乎均匀分布在宇宙空间中的物质与暗物质存在着极其微小的原初密度扰动。在局部引力的作用下,原初密度扰动逐渐坍缩成一个个的暗物质晕,并通过不断地吸积附近的暗物质以及与其他暗物质晕并合而不断成长。这些暗物质晕中包含了比例非常小的物质(重子物质)。这些物质在暗物质晕的中心聚集、坍缩,最终     

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.     

相对论量子力学和暗物质、负物质

介绍暗物质和暗能量,指出相对论量子力学必然存在正负能,并由此引入负物质（负物质可以作为最简单的暗物质）,提出量子场论中暗物质的可能表示.讨论宇宙和负物质,并对相关问题进行研究.     

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.     

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．     

Early gas stripping as the origin of the darkest galaxies in the Universe

The known galaxies most dominated by dark matter (Draco, Ursa Minor and Andromeda IX) are satellites of the Milky Way and the Andromeda galaxies. They are members of a class of faint galaxies, devoid of gas, known as dwarf spheroidals, and have by far the highest ratio of dark to luminous matter. None of the models proposed to unravel their origin can simultaneously explain their exceptional dark matter content and their proximity to a much larger galaxy. Here we report simulations showing that the progenitors of these galaxies were probably gas-dominated dwarf galaxies that became satellites of a larger galaxy earlier than the other dwarf spheroidals. We find that a combination of tidal shocks and ram pressure swept away the entire gas content of such progenitors about ten billion years ago because heating by the cosmic ultraviolet background kept the gas loosely bound: a tiny stellar component embedded in a relatively massive dark halo survived until today. All luminous galaxies should be surrounded by a few extremely dark-matter-dominated dwarf spheroidal satellites, and these should have the shortest orbital periods among dwarf spheroidals because they were accreted early.     

2016年粒子物理学热点回眸

 盘点了2016年粒子物理学的研究热点,在希格斯物理、新物理直接搜索方面提高了测量精度,积累了大量数据;中微子物理方面θ₁₃的测量精度提高到了4%;低能强相互作用物理方面确认了5夸克态的存在,同时发现多个可能的4夸克态;暗物质搜索方向全面压低WIMP粒子及其他类型暗物质粒子同普通物质相互作用的截面。     

Supermassive black holes do not correlate with dark matter haloes of galaxies

Supermassive black holes have been detected in all galaxies that contain bulge components when the galaxies observed were close enough that the searches were feasible. Together with the observation that bigger black holes live in bigger bulges, this has led to the belief that black-hole growth and bulge formation regulate each other. That is, black holes and bulges coevolve. Therefore, reports of a similar correlation between black holes and the dark matter haloes in which visible galaxies are embedded have profound implications. Dark matter is likely to be non-baryonic, so these reports suggest that unknown, exotic physics controls black-hole growth. Here we show, in part on the basis of recent measurements of bulgeless galaxies, that there is almost no correlation between dark matter and parameters that measure black holes unless the galaxy also contains a bulge. We conclude that black holes do not correlate directly with dark matter. They do not correlate with galaxy disks, either. Therefore, black holes coevolve only with bulges. This simplifies the puzzle of their coevolution by focusing attention on purely baryonic processes in the galaxy mergers that make bulges.     

宇观天体、微观粒子质量谱*

据核子、暗物质粒子(中微子归入暗物质)退耦为近相对论状态的两类自由流阻尼标度理论及微观粒子遵守的自然性法则,计算了从现时宇宙到Planck粒子的天体、核子、轻子、光子等费米型粒子和它们的超对称玻色型粒子、磁单极子的质量和半径,与现有的实验数据较好相符.由Dirac的量子化条件及单元磁荷、单元电荷规范式也能给出磁单极半径.首次否定了所谓"大沙漠"区存在,它分布着三代费米子的超对称伴子(玻色子),阐明宇观天体、微观粒子的内在联系.