再论暗物质、暗能量、引力波-中微子及力的统一问题——从宇宙微波背景辐射B模偏振之发现的物理学意义谈起

进一步探讨暗物质、暗能量、引力波-中微子及力的统一问题,结果认为:(1)以宇宙大部分星系合并成的重力真空星的类似局部暴涨解释了宇宙加速膨胀的可能是暗能量的高比例之源;证明哈佛—史密森天体物理学中心等BICEP2望远镜发现的宇宙微波背景辐射的B模式偏振信号,可能是宇宙暴涨与上述的类似局部暴涨的引力波叠加作用的结果。(2)英国《自然》杂志发表的76个"黑洞"探测所发现的强大的磁场,客观上较强有力地支持作者提出的"黑洞"(暗星)的夸克星模型:由1/3基本电荷的正负夸克以类似于金刚石的正四面体"空间点阵"组成。质能守恒定律提示1/3基本电荷的夸克可能是空心结构。(3)进一步支持"黑洞"(暗星-夸克星)作为暗物质的候选者的可行性。     

总星系的泡沫结构与泡膨胀的动力学

此文试图表明,如将与宇宙常数有关的真空能考虑在内,就可利用牛顿力学的数学框架,将引力相互作用分为三个类型和两种表现如下：物质对物质——吸引,物质对真空——排斥,真空对真空——排斥。据此,得出了鉴别天体系统是处于膨胀状态还是处于收缩状态的一个判据。然后讨论了引力相互作用的三个类型和两种表现在总星系泡沫结构形成中的作用,认为真空能量（暗能量）扮演了起泡剂的角色。最后导出了泡膨胀的动力学方程,并对有关参数和问题进行了估计和讨论。     

狭义相对论衍生方程的启示(一)——解读“奇点”、万有引力和“万有引力常数”

本文用宇宙全息论的思想解析狭义相对论的衍生方程:mL=C(C为常数),得到重要结论:1)"奇点"的本质属性是物质;2)当前宇宙蕴含的暗能量是质能的8×1060倍;3)万有引力源自暗能量;4)"万有引力常数"值随时间的推移而下降。意义:1)初步清晰了宇宙的构成和演化;2)证明了"奇点定理"没有理论上的悖谬;3)解释了类星体巨大红移的原因;4)进一步完善了狭义相对论。     

利用改进了的宇宙模型独立法重建宇宙膨胀史

首先利用距离对偶关系重新修正了Union2.1超新星数据光曲参数;然后用该光曲参数重新计算了Ia型超新星的距离模量;最后用模型独立法重建了宇宙膨胀史和暗能量的演化性质.在1σ置信度,重建的宇宙的膨胀史及暗能量性质与真空暗能量模型并不一致,这一结果更支持一个随红移演化的暗能量宇宙模型.     

观测数据对暗能量状态参数的限制

状态方程是表征暗能量本质的一个重要物理量,而用观测数据拟合它是了解暗能量的重要手段之一。利用新公布的Ia型超新星数据,重子声学振荡（BAO）观测和Wilkinson微波背景各项异性探测卫星（WMAP）公布的5年数据限制CPL和JBP 2种参数化模型,并重构暗能量状态方程w(z)。结果表明,与过去的工作相比,新的观测结果对w(z)的限制有一点改进,但仍与宇宙学常数模型相一致。     

河外星际尘埃的亚毫米波发射

本文借助于观测到的大、小麦哲伦云的星际尘埃辐射，估计总星系的冷尘埃辐射对微波背景辐射的影响。结果表明：河外星际冷尘埃辐射强度强烈地依赖于宇宙减速因子，在宇宙背景探测者（ＣＯＢＤ）的观测结果的限制下，在合理的光深范围内，宇宙减速因子趋于１。     

原初典型星系的形成、演化及大尺度天体层次结构和演化的基本规律

本文应用相对论性牛顿万有引力定律和非黎曼几何的传统力学分析方法,对当代天体物理中大尺度天体一系列根本性问题,作了较系统全面的探索研究：（1）导出了原初典型星系的起源、形成和生死循环演化的基本规律．揭示了类星体、活动星系核现象和类星体反常红移未解之迷．证明了星系核中均都存在一超级不稳定黑洞．（2）导出了大尺度层次天体的基本特征和层次攀升演化的一系列基本规律．并对此系列唯象规律,作了相对论力学分析的理论证明．导出了星系分布中存在的”星系长城”、“星系空洞”和”星系分布红移周期性”等可观测天文现象．由此证明了总星系中质元星系非均匀和各向异性的分布规律．（3）导出了由排斥起主导作用形成的第二类引力黑洞：双饱和稳定临界黑洞（总星系M’S4）．揭示了星系红移和类星体特大红移之迷．（4）证明了相对论性牛顿万有引力是一种力程λG=R＇54的远程饱和有程力．（5）定量导出了总星系中潜藏的“场暗质星”和发不出光的“非场暗质量”,证明了“场暗质量”高度均匀和各向同性的分布规律．（6）导出了宇宙的“双饱和稳定临界黑洞理想气体分子结构模型”,导出了质量无限,尺度无边、没有中心、没有始终、永恒运动的无限宇宙．     

暗能量的射电探测——天籁计划简介

宇宙中的中性氢原子产生波长为21cm的辐射,其强度在大尺度上正比于物质密度.通过射电观测这一辐射,可以获得宇宙中物质分布的大尺度结构.利用大尺度结构功率谱中的重子声波振荡信号作为标准尺,可以进行高精度的宇宙学测量,确定暗能量状态方程参数w,这提供了一种重要的暗能量观测手段.我国在射电天文及相关技术方面有一定基础,且国内即有电磁环境良好的站址,有很好的条件开展这方面的研究.如能及时着手,有可能在这一领域中取得领先,并在暗能量研究中取得突破.本文介绍了通过21cm巡天对暗能量进行观测的方法,并讨论了天籁计划具体实验设想.     

观测宇宙学的一些新进展

系统介绍了观测宇宙学和其最新进展,包括观测手段和哈勃常数和宇宙的年龄、宇宙的暗物质、暗能量、背景辐射、大尺度结构、元素丰度、活动星系核、中微子、γ暴等热点问题,并提出了观测宇宙学存在的问题和挑战.     

中微子超光速与宇宙加速膨胀

由中微子超光速推导出中微子的质量是虚数,也就是说中微子是具有虚质量的微观粒子.本文认为任何物质的质量、动量和能量都应该用复数来描述.随后提出了两个假设:1)中微子(或其它虚质量粒子)是组成暗能量的基本粒子;2)对普通物质适用的一切物理定律对暗物质和暗能量同样适用.基于这两个假设,根据万有引力定律导出了暗能量粒子之间的相互作用是万有斥力,这是导致宇宙加速膨胀的根本原因.     

鬼场暗能量密度的宇宙演化

用来解释宇宙加速膨胀的鬼场暗能量近期被提出.分别从暗能量密度与哈勃函数的正比和二次函数关系出发,求解Friedman方程,推导出无量纲能量密度和态方程参量随宇宙尺度因子演化的结果.计算表明:无量纲鬼场暗能量密度在后期趋向于1而态方程参量在后期趋向于-1,呈现出宇宙学常数的形式.     

A flat Universe from high-resolution maps of the cosmic microwave background radiation

The blackbody radiation left over from the Big Bang has been transformed by the expansion of the Universe into the nearly isotropic 2.73 K cosmic microwave background. Tiny inhomogeneities in the early Universe left their imprint on the microwave background in the form of small anisotropies in its temperature. These anisotropies contain information about basic cosmological parameters, particularly the total energy density and curvature of the Universe. Here we report the first images of resolved structure in the microwave background anisotropies over a significant part of the sky. Maps at four frequencies clearly distinguish the microwave background from foreground emission. We compute the angular power spectrum of the microwave background, and find a peak at Legendre multipole Ipeak = (197 +/- 6), with an amplitude delta T200 = (69 +/- 8) microK. This is consistent with that expected for cold dark matter models in a flat (euclidean) Universe, as favoured by standard inflationary models.     

空间辐射对CCD器件暗电流的影响研究

电荷耦合器件CCD(Charge Coupled Device，CCD)作为卫星光通信系统中光信标子系统的关键部件,它的工作性能直接影响着光通信系统的整体性能。根据Shockley-Read-Hall理论,对粒子辐照条件下CCD器件的暗电流变化进行了深入的理论分析,依据理论分析展开数值模拟计算。结果表明：P沟道CCD辐照后的平均暗电流密度随温度的升高而增加、随辐照注量的提高而增大,暗电流尖峰产生的位置具有强烈的随机特性;温度较粒子辐照注量更能有效影响平均暗电流密度以及暗电流尖峰的产生,温控器件以及温控技术将是决定CCD定位精度的重要环节。     

Chaplygin气体与精细结构常数的宇宙学演化(英文)

Chaplygin气体作为暗能量的候选者,可以由标量场来实现.该标量场又同时使得精细结构常数α随着宇宙的演化而演化.在十多年之前,人们对类星体的观测中发现了这一现象,并引起了国内外学者的广泛关注.本文作者考虑了各种Chaplygin气体模型,并与试验进行比较,发现只要暗能量的状态方程参数不是严格等于-1,这些模型都能很好地解释Δα/α的变化.此外,等效原理依然是成立的.     

关于暗物质与暗能量参数化的统一模型

构建暗物质与暗能量参数化的统一模型．通过利用与哈勃参数相关的关系式（4）．我们给出了一个能统一暗物质与暗能量的参数化的态方程．由此方程出发,导出了相关的一些宇宙学量与红移量之间的关系．通过计算,我们发现暗能量态参数和减速因子的现在值ω0DE,q0以及转换红移计与超新星观测数据的结果符合得很好．进一步,通过分析暗能量未来的演化趋势,否定了宇宙大劈裂（Big Rip）的命运．     

A correlation between the cosmic microwave background and large-scale structure in the Universe

Observations of distant supernovae and the fluctuations in the cosmic microwave background (CMB) indicate that the expansion of the Universe may be accelerating under the action of a 'cosmological constant' or some other form of 'dark energy'. This dark energy now appears to dominate the Universe and not only alters its expansion rate, but also affects the evolution of fluctuations in the density of matter, slowing down the gravitational collapse of material (into, for example, clusters of galaxies) in recent times. Additional fluctuations in the temperature of CMB photons are induced as they pass through large-scale structures and these fluctuations are necessarily correlated with the distribution of relatively nearby matter. Here we report the detection of correlations between recent CMB data and two probes of large-scale structure: the X-ray background and the distribution of radio galaxies. These correlations are consistent with those predicted by dark energy, indicating that we are seeing the imprint of dark energy on the growth of structure in the Universe.     

暗物质、暗能量对宇宙未来命运的影响

 据实验检测和理论计算,论证了现时中微子的超对称伴子“中性微子”U_e,B⁰(q₂,g)是宇宙暗物质的最佳候选粒子.认为超新星爆炸释放的暗能量,迫使宇宙背景光子热平衡态的温度T、压强p上升.将压强类比为“反引力”,当“反引力”(压强)大于引力,则宇宙将加速膨胀;当“反引力”小于引力,则宇宙将收缩.     

黏滞性流体与宇宙年龄问题

在宇宙的演化过程当中,经历了暴胀、辐射以及物质为主时期.如果宇宙现在仍处于物质为主时期,那么理论上所得到的宇宙年龄大概是在80～100亿年左右.另一方面,人们测得一些古老星团的年龄超过了110亿年,由此可见,理论预言与观测结果不相符合,这就是宇宙的年龄问题.当前的观测表明宇宙正处于加速膨胀时期,人们通常将加速的原因归结于宇宙中存在着一种被称为暗能量的物质组分.人们进一步发现由于这种组分可以使理论上预言的宇宙年龄变大,从而缓解了宇宙年龄问题.可是,最新的观测表明,仍有一些天体的年龄比预言的宇宙年龄要大,比如说类星体APM08279＋5255,它在红移等于3.91时的年龄大概是21亿年,超过了当时的宇宙年龄.事实上,通常人们在研究宇宙学中,仅仅考虑了理想流体这一简单模型,而该模型可能过于简单.因此,本文将考虑带有黏滞性的流体.通过引入黏滞性,宇宙的年龄问题被进一步缓解了.尽管,本文考虑一类被称为Ricci暗能量的模型,但是所得到的结论可以推广和应用到各种暗能量模型中.     

高纯铝的电化学抛光工艺研究

本文研究了高氯酸/乙醇抛光液体系在15V安全电压下高纯铝的抛光工艺以及抛光过程的电流密度,并对＂暗色膜＂现象进行了解释,对抛光电极间距、操作温度对抛光效果的影响进行探讨,得出最佳抛光工艺：电极间距7～8cm,操作温度10～15℃,电流密度0.7～0.8A/m~2,抛光时间3min。