Development and unification of the electroweak theory

引力相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用是自然界的4种基本相互作用,科学家们一直试图找到能把这4种基本相互作用统一起来的途径,但这条统一之路却充满了艰辛,文章就这一理论进行了详细的论述.     

暗物质粒子平均每分钟撞击一次人体

根据几项暗物质探测项目获得的数据,平均大约1分钟就会有暗物质粒子击中人体。暗物质不同于常规物质,它们完全不可见。科学家们之所以能知道它们的存在,是因为它们会对宇宙中的星系和星系团产生引力作用。科学家们估算认为这种神秘的暗物质占到了整个宇宙中所有＂物质＂总量的80%。到目前为止,尚没有任何人能够确定地指出暗物质的组成粒子究竟是什么。     

带电荷的暗物质候选者

多年来,天体物理学家们认为电中性的弱作用大质量粒子（weakly interacting massive particles,WIMPs）是最信得过的暗物质候选者,它们只通过引力与普通物质起作用。对于带有电荷的大质量粒子（charged massive particles,CAHAPs）也曾有人建议将它们列为暗物质候选者,但在位于地下废矿井内的一些粒子探测装置未探测到这类暗物质粒子的任何征兆后,十多年前,科学家们就中止了对它们的研究。     

冷暗物质究竟有多冷？

暗物质占据了宇宙物质的主导。虽然它几乎不受弱相互作用的影响也不和电磁力发生互相作用，但是通过对普通重子物质的引力作用还是能推测出它的存在。100年前，人们曾猜测低质量恒星就是暗物质；然而在过去的70年里发现了暗物质的非重子成分，并且这一成分在宏观尺度上占据了主导。     

破解暗物质失踪之谜

正2019年,科学家宣布,发现黯淡超发散星系(简称"UDF")中严重缺乏暗物质的第二例——NGC1052-DF4星系(简称"DF4")。第一例是NGC1052-DF2(简称"DF2"),而DF4的发现进一步说明暗物质数量不够的星系真的可能存在。问题是:根据现有模型,星系的形成首先就需要暗物质。那么,怎么可能存在暗物质不够的星系?既然连暗物质都严重缺乏,又怎么可能形成星系?科学家并不清楚暗物质是什么,也不能直接探测暗物质,但知道大多数星系的引力都比在只有正常、可探测物质情况下的引力强得多,     

对量子引力理论的检验

多年来，物理学家们一直探索用同一种理论描述自然界的4种基本力（引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用）。在这4种力中，只有引力尚缺量子力学的描述，各种量子引力学说都在试图提供这种描述，但检验这些理论的预见是否正确需要极高的能量，远远超过世界上正在运行中的和计划建造的粒子加速器所能提供的能量。     

三光子实验

电子是人们最常见的一种基本粒子。在自然界中,电子是最轻的带电粒子。正电子是电子的反粒子。电子和正电子有电弱作用(电磁相互作用与弱相互作用的统一)和引力相互作用,但没有强相互作用。由电子和正电子组成的系统,是最简单的电磁相互作用系统,可以用量子电动力学的理论来精确地描述它们。湮没是电子和正电子相互作用的一个特点。在湮没过程中,一对正负电子转化为一些光子。这是粒子间会互相转化的有力证据。当自由正负电子直接碰撞时,可以发生湮没。但正负电子也可以先组成束缚态,然后再湮没。由一个电子和一个正电子组成的束缚态有点象氢原子,但里     

量子纠缠与时空结构

众所周知，自然界中存在着四种基本相互作用，分别为强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用与引力相互作用。然而，前三者可以在量子力学的框架下自洽，只有特殊的引力相互作用尚未与其他相互作用统一。因此，追求引力的量子化是现代物理学最迫切和首要的目标。物理学家们发现，可以利用量子场论的方法来研究引力理论。在这过程中，我们发现量子纠缠、几何以及时空定域性之间的关系，这似乎暗示了通往量子引力的研究方向。通过量子纠缠，我们希望进一步探索量子引力领域，为引力的量子化找到一个突破口，从而发现时空的本质。文章简要回顾量子纠缠熵的历史发展，并讨论纠缠熵与几何之间的关系。     

引力的本质是什么?

自然界存在4种基本相互作用力,其中电磁、强、弱相互作用能够成功地进行量子力学描述,但是由广义相对论描述的引力却和量子理论不协调.本文从量子力学和广义相对论出发,讨论了对引力进行量子描述时出现的矛盾,同时介绍当今比较有希望解决这个矛盾的超弦理论对这个问题的解释,最后对引力基本性质的实验检验情况作简单介绍.     

“暗物质”与“反物质”浅谈

在世纪之交,科学革命发生的前夜,一个涉及到当今基础科学最前沿的有关"暗物质"与"反物质"问题,成了各国科学家竞相研究的课题。"暗物质"是什么近年来积累的大量观测证据表明,宇宙中有90%以上的物质是不能用现有的仪器直接观测到的,只能通过引力效应等方法间接证明它们的存在.这些神秘的"暗物质"(也称"下落不明的质量")究竟是什么性质的物质呢?其实,"暗物质"就是比巳知的最小物质结构——原子更深层次的一种微观物质结构,它包括科学家们预言的和已经发现的许多微观物质粒子(如夸克、中微子……).为了便于解释,本文给这一层次的微观粒子选用一     

一种共形超引力理论

我们知道,Poincar(?)超引力和de Sitter超引力理论有一个也许是严重的困难:由于它们包含的内部对称群是O(N)群,当N≤8吋,O(N)群不包含SU(3)(?)SU(2)(?)U(1)群作为子群,而这是目前认为可能统一描述强、弱和电磁相互作用的最小规范群;当N>8时,描述内部对称性的O(N)模型就必定包含自旋>2的粒子,这样的粒子迄今为止不但实验上没有观测到,而且也没有为其它一些取得成就的理论所预言,因此,这样一种理论究竟有没有生命力是很难说的。     

无碰撞粒子在引力场中的聚集与星系的旋转曲线

宇宙暗物质问题是当今天体物理中争议最久而仍未获得解决的问题,越来越多的证据显示大部分暗物质不是重子物质,而是只参与引力相互作用的无碰撞粒子。这些无碰撞粒子能够在任一引力势阱中聚集,从而构成“丢失的质量”。 Padmanabhan等曾用线性近似方法研究过星系引力场对均匀无碰撞暗物质云的扰动效应。本文研究无碰撞粒子在外场中的分布时不是将外场视作微扰,而是用迭代方法求解Boltzmann方程和Poisson方程。在所得出的引力中,除了与距离平方成反比的项外,还存在与距离一次方成反比的引力。此结果可对星系旋转曲线的平坦性提供合理的解释。     

爱因斯坦的未竟之梦:物理规律的大统一

本文对物理学中的统一理论的发展历史和目前的现状展开综述.从牛顿的天和地的统一,到麦克斯韦的电、磁、光的统一;从爱因斯坦的时间、空间和物质的统一,到电磁作用和弱作用的统一.对一些未成功的统一理论(引力和电磁的统一、强作用和电磁作用以及弱作用的统一、夸克和轻子的统一、超对称大统一)也给予简要介绍.最后评述目前正在尝试的试图把所有相互作用都统一进来的超弦理论.     

暗物质藏身矮星系

天文学家最新研究发现,神秘的暗物质很可能隐身于大星系碰撞过程中形成的矮星系里。暗物质是不会发出或反射光线的物质,它们构成了宇宙质量的大部分。科学家发现了3个矮星系,它们的质量是其中星体和气体总质量的两倍,     

暗物质越多 黑洞越大

<正>黑洞坐落在每个大质量星系的中心。科学家现在相信,星系的这颗黑暗心脏是由它周围的暗物质云塑造的。科学家通过观测椭圆星系,来调查黑洞与暗物质云之间关系。椭圆星系是在较小的星系合并成一个橄榄球形状的星系时形成的,它们的暗物质也合并在一起。目前尚不清楚暗物质怎样控制黑洞生长,但新     

银河系中心探测到暗物质信号

<正>科学研究显示,银河系核心产生的高能伽马射线辐射量无法仅仅通过传统的途径——超新星遗迹、高速转动、密度超高的中子星等现象进行解释,因此这种高能辐射的过量可能正是由于暗物质粒子之间的碰撞产生的。此次新发现证明了科学家们对暗物质本质的探索,又向前迈进了一步。暗物质自身不发射电磁辐射,也不与电磁波相互作用。人类无法通过现有     

基本粒子力的统一理论

在充分小的距离,也许小于10~(-29)cm,弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用看来只不过是同一种基本力的不同成分。     

发现没有恒星的星系

最近,天文学家首次发现了一个不存在任何恒星的黑暗星系。这个被称为“VIRGOH121”的星系被认为是由氧云和暗物质组成,暗物质是拥有巨大的引力、却又不可见的奇异物质。由于黑暗星系不发出可见光,所以科学家是通过追踪由氢原子发出的无线电波来发现它的。“VIRGOH121”星系中包含的气体足以形成1亿颗太阳大小的恒星,但是其中被观察到的氢原     

暗物质研究的进展兼谈科学中的整体统一方法

本文介绍了关于暗物质的基本知识和近年来的研究进展,包括暗物质的证据,冷暗物质模型, 弱相互作用暗物质的探测,关于暗物质晕的研究,其它天体物理限制等。当前暗物质的研究方法与传统的分析、还原方法有所不同,或可作为所谓“整体统一”研究方法的一个例子,这对其它领域的研究也有一定的借鉴价值。     

暗物质研究的曙光

几十年前,暗物质刚被提出来时仅仅是理论的产物,但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。暗物质的总质量是普通物质的6倍,在宇宙能量密度中占了1/4,同时更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质现在还是个谜,但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话,那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。不过,最近对星系以及亚星系结构的分析显示,这一假