暗物质与暗能量研究新进展
中国基础科学?综述评述
暗物质与暗能量研究新进展
◆蔡荣根周宇峰
中国科学院理论物理研究所，北京１００１９０
摘要本文简要回顾了暗物质和暗能量研
究的历史。重点综述了暗物质实验探测的最
新进展和理论研究动态，对各种可能的暗能量
模型进行了比较介绍。最后对我国暗物质和
暗能量方面的研究进行了介绍和展望。
关键词：暗物质暗能量
中图分类号：０４１文献标识码：Ａ
文章编号：１００９—２４１２（２０１０）０３－０００３－０７
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９＿２４１２．２０１０．０３．００１
一、引言
２０世纪的几个重大发现彻底改变了人们对于宇
宙的认识。２０年代末，哈勃发现我们的宇宙不是静
态的，而是在膨胀。这一发现开启了现代宇宙学的
研究；９０年代末，美国的两个超新星（ＳＮｅ）研究小组根据他们的观测数据发现我们的宇宙正处于加速膨胀之中。宇宙的加速膨胀表明宇宙中存在着暗能量；而早在３０年代Ｚｗｉｃｋｙ通过对星系团中星系的速度弥散度的研究，推断出宇宙中存在着大量的暗物质。
目前的天文观测表明，宇宙中可见的重子物质仅占宇宙总能量组成的４％左右，看不见的暗物质占２３％，而宇宙中占能量组成７３％的成份是以看不见的暗能量形式存在的。暗物质是什么？暗能量的本质是什么？这些是当前宇宙学家和理论物理学家面临的重大问题。诺贝尔奖获得者李政道先生认为理解暗物质和暗能量是２１世纪科学的大挑战。
目前世界上的科技强国都在集中大量的人力、物力和财力研究暗物质和暗能量。例如，美国国家
收稿日期：２０１０－５－５修回日期：２０１０－５．１２
本文作者：蔡荣根，研究员，ｃａｉ鹂ｉｔｐ．∽．ｃｎ；周宇峰，副研究员，ｙ丘ｈｏｕ＠ｉｔｐ．∞．∞。
研究资助：国家９７３计划项目（２０１０ＣＢ８３３０００）。
图１天文观测对宇宙中暗物质和暗能量的限镧【１】
研究委员会在２００２年由１９名权威物理学家和天文学家联合执笔的报告中列出了新世纪要解答的１１个科学问题，其中“什么是暗物质”和“暗能量的性质是什么”被分别列在第一和第二位。报告同时建议美国研究机构应加强协调、集中资源为这些难题寻找答案。国际上许多进行精确宇宙学研究和探测暗物质、暗能量的地面和空间实验正在计划和筹建中。已经投入运行与在建的地下暗物质探测实验室达２０多个；空间实验包括ＥＧＲＥＴ、ＰＡＭＥＬＡ、Ｆｅｒｍｉ和Ｐｌａｎｃｋ卫星等等，在筹划中的还有ＳＮＡＰ卫星、ＡＭＳ．０２、ＬＳＳＴ望远镜等；正在运行的大型强子对撞机（ＬＨＣ）也将有力地推动暗物质的探测。
我国也正在积极推进暗物质、暗能量方面的研究工作。２０１０年国家９７３计划项目“暗物质、暗能鼍的理论研究与实验预研”正式启动，将充分利用理论研究与实验探测设计相结合和多学科交叉融合的优势，积极发挥理论先行的作用，突破探测器的关键技术，优化实验探测方案设计，为开展对暗物质的空间
暗物质与暗能量研究新进展
作者：蔡荣根， 周宇峰， Cai Ronggen， Zhou Yufeng
作者单位：中国科学院理论物理研究所,北京,100190
刊名：
中国基础科学
英文刊名：CHINA BASIC SCIENCE
年，卷(期)：2010，12(3)
被引用次数：0次
参考文献(18条)
1.Kowalski M Improved cosmological constraints from new,old and combined supernova datasets 2008
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相似文献(10条)
1.期刊论文焦善庆.许弟余.龚自正.JIAO Shan-qing.XU Di-yu.GONG Zi-zheng暗物质暗能量的性质与相互关联-吉首大学学报（自然科学版）2008,29(1)
最近英国学者据帕拉纳尔天文台的观测数据分析,对宇宙暗物质暗能量研究取得了一些进展.若认为宇宙暗物质是费米型中微子v 0eF及其超对称伴子中性微子U 0eB组成,则据天体演化的2类自由流阻尼标度给出的质量、半径计算式,总结出暗物质特性,结果与观测基本相符,支持热暗物质说,同时也讨论了暗物质与暗能量的相互关联.
互作用决定着宇宙未来的命运.
3.学位论文邓雪梅关于宇宙中暗物质与暗能量统一模型的理论研究2006
本文在回顾宇宙学发展的基础之上，着重研究了现代宇宙学的热点问题——暗宇宙。所谓暗宇宙是指宇宙中的两大未知成分：暗物质与暗能量。为了揭示暗宇宙的神秘面纱，物理学家们纷纷建立了各种各样的模型试图说明其性质。根据已建立的模型，并结合超新星观测，本文将试图建立统一暗物质与暗能量的理论模型，并探讨它们的演化规律。首先，通过引入参数β，将爱因斯坦引力理论与Moffat创立的复引力理论结合起来，从而引入了参数化流形，并建立了一个参数化暗能量的动力学模型。通过与实验数据的比较和分析，我们得到的暗能量的态参数与观测符合得很好，进一步的分析表明整个宇宙时空是双曲复或椭圆复的。其次，通过运用一个含多参数的哈勃参量，我们构造了一个多参数的暗物质与暗能量的统一模型，从而使该模型与观测数据相符。最后，受到相同思想的启发，考虑广义Chaplygin气体模型，加入一个限制条件，我们描述了广义Chaplygin气体统一的演化，从而更好地说明了暗物质与暗能量的性质。这两个统一模型的建立都能够很详尽地描述重子ΩB、暗物质ΩDM、暗能量ΩDE随红移z的变化，且在两模型中计算出的暗能量态参数和减速因子的现在值ω0DE、q0，转换红移zT都与观测符合得很好。通过进一步的分析，我们描述了宇宙从减速膨胀到加速膨胀的转变
，并解释其原因，从而肯定了暗能量的存在。此外，这两个模型都否定了宇宙未来大劈裂的命运。
4.期刊论文吴亚波.邓雪梅.WU Ya-bo.DENG Xue-mei关于暗物质与暗能量参数化的统一模型-辽宁师范大学学报
（自然科学版）2005,28(4)
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zT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.
5.期刊论文陈小波.CHEN Xiao-bo从万有引力出发对黑洞、暗物质和暗能量的分析与理解-重庆文理学院学报
（自然科学版）2010,29(1)
万有引力具有两个基本特性:普适性和纯粹吸引作用,重力系统的能量则必须是正定的.从万有引力出发,在牛顿力学的基础上进行简单推导得到了一些关系式,对黑洞、暗物质和暗能量等一些物理课题进行一定程度的分析和理解.
6.学位论文张晓兰宇宙中的暗物质、暗能量2008
本文在回顾宇宙学发展的基础之上，着重研究了现代宇宙学的热点问题--暗宇宙。所谓暗宇宙是指宇宙中的两大未知成分：暗物质与暗能量。近年来的天文观测表明，宇宙中只有约4％的物质是我们所了解的重子物质，其余约23％是暗物质，约73％是暗能量。本文探讨了暗物质和暗能量的存在、成份及其相互转化。指出了暗物质是形成物体的源泉：暗能量是推动宇宙加速膨胀的源动力；暗物质和暗能量的相互作用决定着宇宙未来的命运。为了揭示暗宇宙的神秘面纱，物理学家们纷纷建立了各种各样的暗能量模型试图说明其性质。暗物质和暗能量已成为现代科学中最重要的问题之一。
7.期刊论文"量子曲波"与"暗物质和暗能量"-前沿科学2008,2(1)
时空是充满"量子曲波"的真实流形."量子曲波"是因为能量较弱无法以辐射形式存在的量子电磁波(包括电磁频谱上所有的波)."量子曲波"服从"ABC法则".A指"量子曲波"能组织成"暗物质"产生"万有引力".B指"量子曲渡"能组织成"暗能量"产生"万有斥力".有A有B,必定有C.C指把A和B组织成宇宙引斥网的"时空通道波".A和B与常物质的相互作用服从<引斥论所描述的"引斥原理"."时空艺术"指服从"引斥原理"和"时空成像原理"的艺术品."时空艺术"通过合适的仪器把C转化为展现"量子曲波"时空分布规律、类似于彩虹的彩色光图."引斥原理"和"时空艺术"可能会给和平利用时空能的新时代带来迷人的希望.
8.期刊论文王斌.WANG Bin理解暗能量和暗物质之间的相互作用-高能物理与核物理2007,31(9)
从热力学角度研究了暗能量和暗物质之间的相互作用.假设相互作用是平衡态上的涨落并考虑此涨落导致的熵的修正,导出了相互作用的物理表述,把我们模型和观测结果作了比较.
9.学位论文金兴华暗能量和暗物质及其观测效应研究2007
本文研究暗能量和暗物质及其观测效应的几个论题．全文包含四个相关问题的讨论．
第一，本文研究在Phantom场论模型中的束缚系统的解体问题．利用膨胀时空中束缚系统的有效度规和两个可解的场论模型，本文分别讨论系统的解体时刻和模型参数对衷缚系统的影响．然后，本文借助Fisher信息矩阵来研究暗能量态方程的参数化，从数据推理的角度来判断那种参数化更优．
第二，本文研究TeVcS(tensor-vector-scalar)理论下的宇宙动力学．我们发现，在宇宙的演化过程中，系统存在一个晚时的de Sitter吸引子，这很自然的提供了今天宇宙加速膨胀的可变机制；此外，我们认为，系统不需要精细调节(finc-tuning)就能得到量级是O(κ)的宇宙学常数．接着，本文研究TeVeS理论下恒星的内部时空．我们讨论该理论下的Oppenheimer-Volkoff方程，并得到后牛顿修正下的恒星内部的度规和压强．然后,利用Hamilton-Jacobi方法，本文研究TcVcS理论下静态球对称客体周围测试粒子的运动特性.
第三，本文首先回顾在平坦时空下，有非正则动能项的整体k-单极子．整体k-单极子和标准的整体单极子的性质不同。主要是因为它依赖于非正则动能项的具体形式．然后，本文研究引力的整体k-单极子的性质．在k-场理论中，引力的整体k-单极子在其核心外部产生微弱的引力场和一个立体欠缺角．非正则动能项形式不同时。整体k-单极子的引力场可能表现为吸引，也可能表现为排斥．
第四，本文首先回顾标量．张量理论和f(R)理论之间的对应关系，这里的f(R)理论主要讨论两种形式：一种是度规形式，另一种是Palatini形式．然后，利用最近Erickcek等采用方法，本文研究f(R)理论的太阳系检验．太阳系时空的度规可以由常曲率背景加上静态扰动来描述,在这样的前提下
，显示f?理论被太阳系检验所排除.
10.期刊论文焦善庆.许弟余.龚自正.JIAO Shan-qing.XU Di-yu.GONG Zi-zheng暗物质、暗能量对宇宙未来命运
的影响-云南大学学报（自然科学版）2006,28(4)
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)0e,B(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.
本文链接：https://www.360docs.net/doc/c010718707.html,/Periodical_zgjckx201003001.aspx
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下载时间：2010年10月6日