发现引力波后,暗物质等着我们

正引力波成了现在的热词,其实宇宙中同样神秘的还有暗物质,世界多位顶尖宇宙学家和物理学家正将目光瞄准了这个待解谜团。暗物质是一种在宇宙中广泛存在的不可见物质,科学家估计宇宙的27%由暗物质组成,是所有可见星球、星     

宇宙的黑暗面

<正>通过各种互补的宇宙学研究方法,暗物质和暗能量的存在终于被接受。随着希格斯玻色子的发现,有人可能会认为,我们终于对周围的物质世界有了一个完整的认识,而且解开了粒子物理学的所有奥秘。恰恰相反,事实远非如此。目前被称为"标准模型"的宇宙理论模型,仅仅只解释了宇宙总含量的5%。一些人可能听说过暗物质,即占了宇宙总物质量27%的不可见的神秘物质。而可见物质(包括你和我,以及地球、恒星和     

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。     

宇宙中的第一批恒星

一项新研究发现:宇宙中形成的第一批恒星不像当今的恒星这样发出光亮,它们可能是不可见的"暗恒星",暗物质粒子的互相残杀为之供应能量。研究人员称,那些恒星是极其庞大的。暗物质是不可见的,构成了宇宙中的大部分物质。科学家们认为,暗物质在早期宇宙的演化中起了一定的作用,但是并没有在第一批恒星的形成中起到促进作用。     

扭曲的星系尘埃盘指示暗物质的分布

宇宙中90%以上的物质是不可见的,所以天文学家难以描绘它们的位置。理论天文学家们曾试图模拟这些暗物质的分布,但他们的模型没有给出最终的结果。一些模型提出暗物质大致呈球状分布在星系的周围,而其他模型则指出暗物质是扁平的。孰是孰非,观测天文学家又难以检验,因为暗物质是看不见的。为此,天文学家不得不寻找暗物质分布的间接指示物。     

将MOND应用于太阳系

观测发现一些旋涡星系外围的恒星绕星系中心转动的速度相当地大,但它们既未飞出星系,也难以用牛顿的引力定律解释.一般认为,这暗示众星之间存在着大量暗物质,它们大部分分布在星系的外围,提供着额外的引力,从而加快了这部分区域内恒星的运动速度.     

光学望远镜可以“看见”暗物质

暗物质是一种弥漫在整个星际空间中的不发光物质．它的总质量至少比可见恒星和可见星系的总质量大１０倍。     

暗物质源于真空？

暗物质源于真空？叶明山天文观测发现，星系、星系团等天体系统的动力学质量远大于光度学质量，表明在这些天体系统中存在大量不发光的“暗物质”。对于暗物质的具体形态已有多种猜测，但最恰当的解释可能是：除了少数暗物质由某些矮星及中子星、黑洞等组成外，大多数暗物...     

暗物质立体图

2007年1月8日，天文学家宣布，根据“哈勃”等太空和地面望远镜的观测结果，已经成功绘制出了宇宙暗物质的三维立体分布图。这是首次大规模确定暗物质的分布范围。这一分布图表明，神秘的暗物质是浩瀚宇宙的“脚手架”，正是在它的基础上“组装”形成了群星及星系。暗物质是不可见的隐形物质，它既不发出、也不反射光线，但是却组成了宇宙的绝大部分。     

暗物质及其探测

在晴朗的夜空,我们的肉眼可以看到的行星、恒星、星系,还有肉眼不可见但天文望远镜可以观察到的星云、气体,难道还不足以构成一个完美的宇宙?为什么还需要这种看不见的"暗物质"呢?每一个初次接触暗物质概念的人大概都会心存这样的疑惑.     

暗物质粒子探测卫星研究进展

天文观测表明,宇宙中广泛存在暗物质,其丰度是普通物质的5倍,占宇宙总能量份额的约1/4.自20世纪30年代天文学家通过引力观测发现暗物质以来,经过近百年的探索,其物理本质至今仍然不为我们所知.另一个世纪谜题是高能宇宙射线的起源、加速和传播.暗物质的本质和宇宙射线的起源位列美国国家研究委员会(National Research Council)遴选出的21世纪11个宇宙物理学重大科学问题之列.探测暗物质粒子也是世界各国竞争异常激烈的科技热点.我国发射的暗物质粒子探测卫星,其主要的科学目标即通过精确观测高能宇宙射线电子和伽马射线来间接探测暗物质粒子.作为一个高能粒子探测器,暗物质粒子探测卫星观测数据也可用于宇宙射线物理和相关天体物理研究.基于暗物质粒子探测卫星的数据,我们得到了对宇宙射线电子和质子能谱的最为精确的测量,揭示了能谱上的新结构,为限制暗物质粒子属性和理解宇宙射线起源提供了重要数据.暗物质粒子探测卫星还探测到约250个伽马射线点源以及银河系弥散伽马射线辐射.本文综述了暗物质粒子探测卫星的设计、运行和数据分析进展.     

什么是暗物质?

虽然暗物质的存在已经得到了大量的天文观测的支持,但暗物质的属性是什么仍然是个未解之谜.近期暗物质探测的实验和理论研究均取得了长足的进展.本文从暗物质问题的提出讲起,介绍了暗物质的基本特点和可能的粒子物理候选者,之后详细介绍了暗物质研究的最新进展.(1)暗物质研究的早期历史.从星系旋转曲线、引力透镜、微波背景辐射等方面介绍了暗物质的观测证据,特别是暗物质丰度起源的标准热退耦理论机制和典型的暗物质粒子候选者,如弱相互作用有质量粒子等.(2)暗物质粒子的实验探测的基本原理和手段,如地下直接探测和空间间接探测等.重点综述了近期实验研究的进展.在地下直接探测方面综述了10 Ge V以下轻质量暗物质的探测实验:Super CDMS(super cryogenic dark matter search),CDEX(China dark matter experiment)等,以及大质量暗物质探测中的液氩探测器Dark Side等.(3)暗物质未来的碰撞方向性探测实验,如DRIFT(directional recoil identification from tracks),MIMAC(MIcro-tpc MAtrix of Chambers)等.在空间间接探测方面介绍暗物质湮灭到宇宙线粒子中涉及到的宇宙线粒子产生和传播的基本理论.(4)已有的实验,如Fermi-LAT(Fermi large area telescope)和AMS(Alpha magnetic spectrometer)-02在高能宇宙线电子和核子方面已经取得的成果,特别是近期DAMPE(dark matter particle explorer)卫星实验的首个结果中看到的正负电子总流强中的新现象和疑似反常现象以及AMS-02的反质子结果对暗物质搜寻的影响.展望了未来在反核子,如反氘和反氦方面可能取得的结果及其对暗物质研究的重要性.     

宇宙中的第一批恒星

一项新研究发现:宇宙中形成的第一批恒星不像当今的恒星这样发出光亮,它们可能是不可见的"暗恒星",暗物质粒子的互相残杀为之供应能量.研究人员称,那些恒星是极其庞大的.     

“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     

暗物质的天文证据

<正>此时"悟空"号卫星正在天上一刻不停地找寻暗物质,但是在20世纪的很长一段时间里,人们并没有证据证明暗物质的存在。常言道,"眼见为实",那么,科学家凭什么认为不可见的暗物质是存在的呢?称量天体系统的质量测量遥远天体的质量是一件不容易的事。19世纪以来,天文学家们一直在做着这方面的尝试,所基于的原理是牛顿万有引力定律和牛顿第二定律,即通过观察天体的运动来推断天体的质量。     

基于多波段观测的星系循环内流直接观测

<正>在目前基于暗物质的星系演化理论框架下,星系形成在引力自束缚的暗物质系统——暗物质晕中.在引力作用下,暗物质晕相互并合形成今天观测到的“宇宙网”大尺度结构.一般来说,暗物质晕的物理尺度是星系尺度的几十到上百倍.在星系与暗物质晕之间弥散有大量以氢元素和氦元素为主的重子物质,其中氢元素占比约为74%,氦元素占比约为25%,剩下的重元素占比约为1%.     

“悟空”号的火眼金睛与暗物质线谱搜寻

<正>早在20世纪30年代,瑞士天文学家Fritz Zwicky[1]发现后发星系团中的星系速度弥散过大,由位力定理可知,仅靠星系团中的发光物质无法维持整个系统的稳定,因此他提出在星系团中还存在随后被称为暗物质的某种不发光物质.这一发现开启了人类对暗物质的认识和研究. 20世纪70年代,     

中国暗物质实验(CDEX)合作组研究进展

暗物质是当今物理学最基本也是最吸引人的前沿研究课题之一,对认识宇宙起源、演变和结构以及物质的本源等基本科学问题具有十分重要的意义.暗物质的理论研究和实验探测经过几十年的积累和发展已经取得了长远的进步.实验上有多种方法可以进行暗物质粒子的探测,直接探测是一种非常重要的手段.本文评述了暗物质直接探测方法的原理和当今国际国内采用直接探测法的不同实验的研究现状,着重介绍了中国暗物质实验(China Dark matter Experiment,CDEX)合作组的研究历程、探测技术和数据分析方法、以及研究取得的重要成果和未来规划.     

星系观测能用相对论性引力解释吗？

我们考虑了各种可供选择的引力理论,用来作为星系动力学而不引入任何暗物质。我们将这些相对论性引力理论的预言与各种实验数据(牛顿极限、光的偏转和延迟、星系旋转、引力透镜效应及等效原理等)进行了比较,发现不引入暗物质的话,任何引力理论都不能解释银河系的行为。     

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