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.     

暗物质模型简介

本文简单介绍了一些关于暗物质的模型研究,首先概述了暗物质的发现和大致的研究框架,并介绍了一些自然的暗物质候选者,如轴子和超对称模型中的Neutralino等,随后我们讨论一些具体模型和由实验诱导的一些模型.     

小Higgs模型下暗物质直接产生过程研究

暗物质是天文学研究的热点之一,但粒子物理标准模型却不能提供合适的候选者。带有T宇称的小Higgs模型中的重光子满足暗物质的要求,计算了重光子的直接探测过程,其结果可以用来作为区别其他新物理模型的理论依据。     

暗物质研究述评

近年来的天文观测表明,宇宙中只有约5%的物质是我们所了解的重子物质,其余约25%是暗物质,约70%是暗能量。暗物质和暗能量已成为现代科学中最重要的问题之一。介绍了当前暗物质研究的进展。     

探索暗物质属性——新物理的突破口

 在过去的几十年,人类对于整个宇宙的认识取得了辉煌的成就。逐渐累积的大量天文观测数据表明了大量暗物质的存在。我们的宇宙中,已知的基本粒子只占整个宇宙的不到5%,约25%是不发光的通过引力效应观测到的暗物质。但暗物质的属性是什么仍然是个未解之迷。描述微观粒子相互作用和运行规律的粒子物理标准模型取得了巨大的成功,然而粒子物理标准模型里却没有暗物质粒子的候选者。对暗物质的研究将极有可能孕育出新物理的重大发现,对于未来的基础科学发展具有重要的影响。正因为如此,目前世界各国都非常重视对暗物质属性的研究。我国在《国家中长期科学技术发展规划纲要》《国家"十一五"基础研究发展规划》等发展规划中也都把暗物质问题列为重要的科学前沿问题。科技部、中国科学院、教育部、国家自然科学基金委员会等相关部门都对暗物质的探测和研究给予了高度关注和重视。     

VUDF模型的大尺度结构形成

重子和VUDF是形成宇宙大尺度结构的主要组成部分,所以研究二者非线性扰动的演化情况就显得尤为重要.近年来大量观测数据表明,宇宙介质可以由一种具有体积粘性的统一暗流体描述.在球状塌缩框架下研究了具有体积粘性的统一暗流体模型VUDF的大尺度结构形成问题.借助数学软件Mathematica加上先验的初始条件,对重子和VUDF的扰动微分方程进行求解,并且画出相应的塌缩曲线.通过改变模型参数α和ζ_0的取值,探讨了它们对形成宇宙大尺度结构的重要组分VUDF、重子和暗物质的非线性塌缩过程的影响,并将结果与宇宙学标准模型ΛCDM模型的结果进行比较.结果表明:在球状塌缩框架下,α取较大的值和ζ_0取较小的值均使宇宙结构形成得更早并更快.并且当体积粘性系数ζ_0≤10-3时,VUDF模型的塌缩曲线与ΛCDM模型的塌缩曲线几乎不可区分.     

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     

夸克蜕定域色屏蔽模型、双夸克模型和五夸克态Θ~

将夸克蜕定域色屏蔽模型和双夸克模型结合起来,研究了五夸克共振态Θ .计算结果表明,正、负宇称态都存在等效吸引,但在能够描述重子谱和重子重子相互作用的要求下,得到的能量偏高,并且负宇称态的能量低于正宇称态.     

夸克蜕定域色屏蔽模型、双夸克模型和五夸克态

将夸克蜕定域色屏蔽模型和双夸克模型结合起来,研究了五夸克共振态.计算结果表明,正、负宇称态都存在等效吸引,但在能够描述重子谱和重子-重子相互作用的要求下,得到的能量偏高,并且负宇称态的能量低于正宇称态.     

相对论夸克模型中重子的磁矩

在总结静态夸克模型对重子磁矩描述的基础上 ,用相对论夸克模型对重子磁矩进行了计算 ,结果表明 ,在中心力场近似下 ,相对论夸克模型中重子的磁矩与单个夸克磁矩间的关系与静态夸克模型中完全相同 ,二者对已有实验都能提供较好的描述 .这一结果表明 ,静态夸克模型对重子磁矩描述的成功 ,并不说明可用非相对论近似描述重子内夸克运动 .     

MCG作为统一的暗流体模型及其观测限制

近年来大量观测数据表明,宇宙介质可以由一种统一的暗流体描述.研究一种修正的Chaplygin气体模型(简称MCG模型)作为统一暗流体模型,并且采用目前可利用的Ia型超新星、重子声学震荡(BAO)以及完整的威尔金森宇宙微波背景辐射各向异性探测(简称WMAP)等数据对该模型的参数进行宇宙学观测限制.与之前工作的不同之处是,将MCG不再拆分成暗物质和暗能量两部分,而是将其视作一个统一的部分来研究.利用马尔科夫链蒙特卡洛方法,得到较为严谨的限制结果 .结果表明,MCG模型与目前的天文观测数据以及宇宙学标准模型(ΛCDM模型)符合得很好,这也是暗简并问题的有利佐证.     

暗能量

最近的宇宙学观测表明,人类熟悉的原子物质(重子物质)只占宇宙总能量的4%左右,而剩下的能量成分都是看不见的暗物质和暗能量,其中暗物质占23%,暗能量占73%.当前,暗物质和暗能量的起源和物理本质都不清楚,揭开它们的神秘本质是现代基础科学所面临的最大挑战之一.暗物质虽然神秘,但是它所产生的引力是和原子物质一样的正常引力.而暗能量就不同了,它更加神秘莫测,它产生的引力实际上是一种排斥力.正是由于暗能量的排斥力的驱动,我们的宇宙现在正在加速膨胀.暗能量在当前的物理学理论框架下面临着严重的问题.实际上,它的物理本性和量子引力理论有着深刻的联系.因此,暗能量的理论研究将为自下而上地建立一个完整的量子引力理论提供重要的线索.在简要论述了与暗能量相关的各种问题来龙去脉的基础上,描述了这个领域的概况.     

中微子和暗物质物理的关联研究

中微子质量起源和暗物质本质是粒子物理和宇宙学前沿的重要科学问题,相关研究是探索超出粒子物理标准模型新物理的重要途径.近二十多年来,中微子和暗物质理论和实验研究均取得了重要进展.本文简单介绍了中微子和暗物质理论和实验研究的进展和展望,特别是两者之间的交叉关联研究.     

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.     

压缩重子物质：从原子核到脉冲星

尽管物质世界以不熟悉的暗物质、暗能量为主，但自然界的精彩却要归功于相对少量的那些重子物质．日常生活中原子核之间Coulomb排斥有效地阻止它们通过挤压物质而聚合起来，然而天体极端环境时常出人意料：大质量恒星演化至晚期时，其核心引力如此之强以至于其他任何力（当然包括Coulomb排斥）都难以媲美——压缩重子物质就这样在超新星爆发过程中诞生，并表现为观测到的脉冲星．对这类压缩重子物质的研究将不仅加深对强作用基本性质的认识，而且有助于检验引力理论、探测低频引力波、建立精确的时间标准和导航体系，还是我国在建或拟建大型天文望远镜的核心课题．历史上Landau曾推测恒星核心存在巨大的原子核（后来发展成为“中子星”模型），我们经过研究后却认为脉冲星其实是由夸克集团而构成的凝聚体．夸克集团作为超新星爆发形成压缩重子物质的基本单元这一想法十年来并未被观测排除，而且我们还期待未来功能更强大的观测设备检验它．     

手征SU(3)夸克模型下的N和△重子谱

利用手征SU(3)夸克模型和三体理论方法,在考虑禁闭势带修正项和不带修正项两种情况下,计算了N和△重子质量.N和△重子谱的计算结果表明,增加修正项能改善一些计算值,但改善程度仍然不是很令人满意;SU(3)夸克模型能够很好描述重子的八重态和十重态,但不能很好地描述激发态的重子.为此,需考虑进一步改进理论模型、空间波函数、禁闭势以及海夸克成分.     

Q泡暗物质的能量稳定性与激发态

暗物质的理论研究和实验探测是天体粒子物理学中的重要课题,这种物质可能是最轻的超对称粒子构成,并以玻色球和泡的方式存在.在复标量场模型中构造了带U(1)荷的Q泡模型,通过引入两种跑动势的方法计算了Q泡暗物质的特征半径和能量稳定性质,结果得到了Q泡在s基态和p、d、f激发态的U(1)荷和能量,计算了不同能级的能量差,分析了能级的简并性质.这一研究的物理意义在于Q泡暗物质可以发射不同能量的粒子,并为暗物质的实验探测提供一定的理论预测.     

唯象理论中的受激重子

研究了夸克约束的重子受激态和手征对称破缺。首先讨论了空间变形的重子激发。作为形变的信息，讨论质量和电磁跃迁。这样的空间结构的讨论给出关于夸克结合机制和夸克约束的信息。然后考虑了重子的手征对称性，并研究正负宇称的重子。可以表明存在重子的2种手征对称性的不同表示。按照线性σ模型的项研究它们唯象的结果。     

相对论夸克模型中重子的磁矩

在总结静态夸克模型对重子磁矩描述的基础上，用相对论夸克模型对重子磁矩进行了计算，结果表明，在中心力场近似下，相对论夸克模型中重子的磁矩与单志克磁矩间的关系与静态夸克模型中完全相同，二对已有实验都能提供较好的描述。这一结果表明，静态夸克模型对重子磁矩描述的成功，并不说明可用非相对论近似描述重子内夸克运动。     

供应链设计和评估的两阶段模型

该文分析了供应链运营的一般过程,提出了一种供应链设计评估的两阶段模型.第一阶段,采用CCR模型,采用过滤技术和线性规划计算,从而识别组成新供应链的有效候选者和剔除无效候选者;第二阶段,采用多目标决策模型,选择供应链业务流程的有效组合.这些被挑选出来的候选者将组成新的供应链.该文具体给出了计算实例和分析.