暗物质暗能量的理论研究和实验预研
宇宙中的暗物质和暗能量
宇宙中的暗物质和暗能量在我们所熟知的宇宙中，暗物质和暗能量是两个神秘而又引人瞩目的概念。
它们是构成宇宙的重要组成部分，却又极其难以被观测和理解。
本文将探讨宇宙中的暗物质和暗能量，以及它们对宇宙演化的重要意义。
一、暗物质：宇宙中的隐形力量暗物质，顾名思义，是一种不发光、不与电磁波相互作用的物质。
在宇宙中，暗物质占据着绝大部分的比例，约占宇宙总质量的27%。
然而，我们却无法直接观测到暗物质，它宛如一个隐形的力量，只能通过间接的天文观测和理论推测来认识它的存在。
暗物质最重要的证据之一来自于星系旋转曲线的观测。
根据牛顿力学的理论，我们预期星系中的物体离开星系中心后速度会递减，但观测结果却显示了完全相反的情况。
星系的恒星和气体在远离中心的轨道上具有高速度，这表明星系中存在着额外的引力源。
暗物质被视为解释这种现象的最佳候选者，它通过引力相互作用影响着星系中的可见物质运动。
此外，宇宙微波背景辐射的研究也提供了暗物质存在的证据。
宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸后剩余下的热辐射，通过对其温度分布的观测研究，科学家们发现，只有假设存在暗物质，并通过暗物质的引力作用，我们才能解释宇宙背景辐射的密度涟漪分布。
暗物质的本质依然是一个谜，科学家们提出了一些理论模型来解释它的组成，如超对称理论和阿克西恩理论等。
然而，迄今为止，还没有观测实验能够直接揭示暗物质的本质。
对于暗物质的研究仍然是当前宇宙学的重要课题之一。
二、暗能量：加速膨胀的推动力暗能量是另一个神秘的存在，它是一种反重力效应的能量形式，可以推动宇宙的加速膨胀。
根据观测数据表明，暗能量占据了宇宙总质能的约68%，比暗物质还要更多。
暗能量的存在最早由对超新星爆发的观测研究得出，当大型星系团中的超新星爆发时，科学家们观测到远离中心的超新星亮度比预期要高，这可以解释为暗能量的推动效应，使得宇宙膨胀速度越来越快。
暗能量的性质和来源同样是一个谜。
一种被广泛接受的解释是，它是宇宙真空的一种属性，被称为“宇宙常数”。
物理学中的暗物质和暗能量的理论研究
物理学中的暗物质和暗能量的理论研究暗物质和暗能量是物理学中的两个重要概念。
它们并不是我们日常生活中所熟悉的物质和能量，因为它们无法被直接观测到。
然而，它们对于解释宇宙的演化和结构起着至关重要的作用。
本文将介绍暗物质和暗能量的理论研究的现状和未来方向。
一、暗物质我们知道，物质在引力作用下会相互吸引，从而形成各种天体。
不过，天体之间的引力作用是不够的，宇宙中应该还有不少物质存在，但它无法被直接观测到。
这种不存在于日常生活中的物质就被称为暗物质。
那么，暗物质究竟是什么？目前物理学家们还不能给出准确的答案。
但是，研究表明，暗物质可能是一种新的粒子，它们不参与强力和电磁相互作用，只参与弱相互作用和引力相互作用，因此难以被探测到。
目前，科学家们正在进行暗物质的探测研究。
最传统的方法是观测宇宙学的现象，比如宇宙微波背景辐射和宇宙射线等。
这些观测可以揭示宇宙大尺度的结构和成分。
此外，一些实验设备也被用来探测暗物质。
例如，世界上最大的实验设备之一，欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC），正在进行探测暗物质的实验。
未来，随着技术的发展，我们有望更好地理解并探测到暗物质的本质。
对于暗物质的研究，将有助于我们更加深入地理解宇宙的结构和演化。
二、暗能量暗能量是另一个物理学中的重要概念。
它是用来解释宇宙膨胀加速的原因。
我们知道，以前人们认为宇宙的膨胀速度在不断减缓，而现在的研究表明，宇宙的膨胀速度在不断加速，这被称为宇宙加速膨胀现象。
暗能量就是解释这种现象的一种理论概念。
暗能量是负压力的一种形式，其特点是，越来越快的扩张会不断增加宇宙中的暗能量。
由于暗能量具有反重力作用，因此它会推动宇宙的膨胀速度不断加速。
但是，即使到目前为止，科学家对暗能量的了解仍然十分有限。
暗能量的本质和它如何影响宇宙的膨胀仍然是一个未解之谜。
三、未来展望随着技术的进步和研究的深入，未来有望更好地了解暗物质和暗能量的本质。
一些新技术和实验设备的发展，如欧洲空间局规划的“暗能量普查卫星”等，将可以提供更加精确的数据，从而推动我们对暗物质和暗能量的理解。
理解黑暗物质和暗能量
理解黑暗物质和暗能量近年来，人们对黑暗物质和暗能量的研究越来越深入，但这两个概念始终还是比较抽象的。
那么，什么是黑暗物质和暗能量呢？它们又有什么特性和作用呢？本文将从理论模型到实验结果，从宇宙到粒子，一步步为大家揭开这个谜题。
一、黑暗物质黑暗物质首先是通过天文学观测而发现的一种奇怪物质。
在20世纪80年代，天文学家利用体积观测到了许多沿银河系周围运动的恒星。
因为这些恒星的高速运动，被人们称为高速运动星轨道问题（或银河系旋转问题）。
根据牛顿力学和运动定律，这些恒星应该逃离银河系。
然而这些恒星没有离开，它们笼罩在黑暗物质的引力场内，也就是说，黑暗物质的质量在恒星周围组成了巨大的引力场帮助恒星运动。
这个引力场唯一的理解就是，这些恒星受到了由银河系外黑暗物质团块所组成的引力场的作用，而这个物质是天文学家从其他物质计量中未能观测到的，因此被称为“黑暗物质”。
在宇宙中，也有不少明显跟恒星和尘埃不同、但又有明显跟白矮星、中子星和黑洞也不同的天体，例如对恒星束缚更为强烈、重力波和引力透镜现象中表现出清晰不同、在回响和消光方面表现不同等。
它们所显示的明显星系外物质在天文学上被认为也是黑暗物质。
黑暗物质的密度是银河系等天体的可见物质的5倍以上，同时，更长的星系运动、更高的温度分析和更远的银河系中的黑洞应该包含更多的黑暗物质，该数据已卓有成效地预测了哪些邻近星系的数量和星系结构，而且成功地证实了耗散运动（星系形成和并行）是由于大量存在的黑暗物质形成引力场而出现的。
二、暗能量暗能量是相对于黑暗物质而言的，指导致宇宙加速膨胀的一种source,同时它也是宇宙能量守恒原则在引力方程中的表现形式。
暗能量由于我们无法观测到，所以被称为“暗”能量。
对暗能量最早的观测是由两组独立的天文学家完成的，又因为这个现象而被称为“偏远II超新星实验”。
它是研究暗能量的重大里程碑，奠定了关于暗能量存在的事实，并且得到了诺贝尔物理学奖的奖励。
值得一提的是，暗能量是推动宇宙加速膨胀的主要力量。
物理学中的暗能量和暗物质
物理学中的暗能量和暗物质随着现代科技的不断发展和人类对宇宙的探索深入逐渐，人们对宇宙本质的认识也在不断拓展。
在物理学中，暗能量和暗物质成为了研究的热点对象，它们既神秘又令人心悸。
一、暗能量与暗物质的定义暗能量是宇宙中存在的一种特殊的物质，是令宇宙膨胀加速的主要推动力量。
暗能量的特点是不可见、不可观察、不可测量，因此它的存在也很难被证明。
目前科学家们对暗能量的研究主要集中在科学模型和计算方面，以对其特性进行进一步的分析与解释。
暗物质成为了物理学中一种极为重要的物质，它是宇宙中不可见的物质，也是宇宙中能够控制星系和星团运动的物质。
暗物质的存在并不是通过观察和实验来得到的，而是通过星系和星团的运动方程来推断出来的。
二、暗能量和暗物质的关系暗能量和暗物质在宇宙中都占据着重要的位置，但它们的本质却非常不同。
相比较而言，暗物质的存在更加显然和稳定，因为我们可以通过观测星系和星团的运动轨迹来证明其存在。
而暗能量则相对更加神秘，因为我们对它的理解主要来源于计算和模型推测，目前还没有直接的观测数据能够证明其存在。
不过，暗能量和暗物质都扮演着极其重要的角色。
暗物质的存在是使得可见物质聚集成星系和星团的原因，而暗能量则是推动星系和星团的运动加速膨胀的主要力量。
我们可以将暗能量和暗物质比喻为驱动宇宙发展的机制，它们促进了宇宙的进程和演化，是宇宙中极其重要的存在。
三、未来关于暗能量和暗物质的研究在未来的科研计划中，对于暗能量和暗物质的研究仍然是很重要的。
目前，科学家们探索它们的手段主要包括大规模的计算和建立各种科学模型。
这些研究能够让我们对暗能量和暗物质有更深入的认识和理解，也能够帮助我们更好地探索宇宙的本质。
此外，在未来的宇宙探索中，也将进一步寻找能够对暗物质和暗能量进行观测的方式，来证明它们的存在和性质。
比如说目前正在建造中的欧洲空间局的全新宇宙望远镜，就将会在未来的宇宙探索中发挥重要作用。
总之，暗能量和暗物质是物理学研究中的两个重要对象，它们对宇宙的演化和发展起着决定性作用。
探秘宇宙黑暗物质与暗能量的本质与研究进展
探秘宇宙黑暗物质与暗能量的本质与研究进展1. 引言1.1 概述宇宙黑暗物质和暗能量是当前天体物理学和宇宙学研究中最为重要的两个课题。
自从二十世纪九十年代以来，科学家在观测和理论方面取得了突破性的进展。
黑暗物质与暗能量的研究是为了解释宇宙中观测到的各种现象和规律，进一步深化人类对宇宙结构、演化和本质的认知。
1.2 研究背景在过去几十年中，天文学家通过多种方法，如星系旋转曲线、引力透镜效应等观测手段，发现了大量无法通过常规物质解释的现象。
这些观测数据表明，在我们所见到的物质之外，存在着巨大数量的黑暗物质，并且宇宙正在以加速度膨胀。
为了解释这些现象，科学家提出了黑暗物质与暗能量的概念，并进行了深入研究。
1.3 目的及意义本文旨在探讨和总结目前关于黑暗物质和暗能量本质的研究进展，介绍它们的定义、特征以及被发现的历程。
同时，重点分析当前研究中存在的挑战，并提出未来可能取得突破性进展的方向。
通过对黑暗物质和暗能量本质的深入探索，我们可以更好地理解宇宙结构形成和演化的规律，推动天体物理学和宇宙学领域的发展。
最终，这也有助于人类对整个宇宙认知水平的提升。
2. 宇宙黑暗物质的本质与研究进展：2.1 定义与特征：宇宙黑暗物质是指一种无法直接观测到的物质，不发出、不吸收任何电磁辐射，与普通物质（如星体和行星）没有相互作用。
然而，通过对其引力效应的观测和分析，科学家们得出了关于宇宙黑暗物质存在的强有力证据。
宇宙黑暗物质在整个宇宙中占据着巨大比例，并且对于维持宇宙结构、星系形成以及宇宙演化等过程具有重要作用。
2.2 观测方法与发现历程：对于宇宙黑暗物质的研究主要依赖于间接观测手段。
其中，天体运动观测是最早也是最为经典的方法之一——通过监测星系或者星系团内恒星运动速度的变化来推测存在于这些星系或者星系团中的额外物质。
此外，在背景辐射剩余波谱（Cosmic Microwave Background, CMB）的观测中，科学家们也发现了关于宇宙黑暗物质的重要证据。
天文学中的暗物质与暗能量研究
天文学中的暗物质与暗能量研究一、引言“宇宙是多么的神秘，我们对它的探索还只是刚刚开始。
”这是天文学家们经常挂在嘴边的一句话。
天文学作为一门研究宇宙的学科，除了已经发现的恒星、行星、星系等天体之外，还有两个重要的存在：暗物质和暗能量。
它们虽然不太为人所知，但却是解释宇宙现象的重要因素。
本文就为大家介绍一下天文学中的暗物质与暗能量研究。
二、暗物质的定义与探测方法暗物质是指没有电磁相互作用的物质，因此不与电磁波相互作用，不发射光线，所以不可见。
但是暗物质质量很大，通过引力作用可以对周围的物质产生影响。
暗物质的存在是由于人类观测到的星系演化与宇宙微波背景辐射不符合标准宇宙学模型所确定的物质存在量。
标准宇宙学模型预言初宇宙中的氢、氦等物质演化经过20亿年形成了所有物质，所以星系内应当只存在氢氦等普通物质。
然而观测发现，在星系内围绕星系中心旋转的物质并不能够仅由可见物质的重力对其产生的引力解释。
而暗物质的引力能恰好解释这个现象。
为了探测暗物质，目前一般采用对可见物质影响的探测手段。
暗物质的存在可以通过星系旋转曲线（即星系内物质的运动轨迹）来证明。
这一技术最早由美国天文学家威廉玛修斯在1933年发现。
其后的几十年里，许多科学家在研究宇宙运动时尝试证明暗物质的存在。
到了20世纪90年代，研究人员通过研究星系的引力透镜现象，发现了更多的证据证明暗物质的存在。
现在，暗物质的探测手段越来越多，其中有最常用的直接探测方法、间接探测方法和反常引力探测方法。
三、暗物质的来源暗物质的来源至今仍然没有一个很确定的解释，人类推测的来源也仍只是纯理论的说法。
目前通常推测暗物质来自四种可能：1. 一类高密度的、大质量的非粒子物质，如沉积黑洞。
2. 宇宙早期膨胀的暴胀阶段产生的大量粒子类物质。
3. 由大质量粒子碰撞缩合产生的一种新颖的非标准粒子。
4. 新相互作用方式的纯粹新颖的暗物质粒子。
目前暗物质的物质成分还未被确认，但已有一些观测数据对暗物质的性质提供了有限的限制。
宇宙学中的暗物质与暗能量
宇宙学中的暗物质与暗能量宇宙学是一门研究宇宙的起源、演化和结构的学科，它涉及到诸如宇宙的扩张和加速、星系和星系团的形成和发展、宇宙的大尺度结构、宇宙微波背景辐射等方面。
在宇宙学的研究中，暗物质和暗能量是非常重要的概念。
它们无形无色，却在宇宙的演化中扮演着至关重要的角色。
一、暗物质暗物质是指一种不与光发生相互作用的物质，因此无法直接观测到。
然而，通过引力作用可以探测到暗物质的存在。
宇宙学家研究星系和星系团的旋转速度、星系和星系团之间的引力透镜效应、宇宙微波背景辐射等现象，发现它们都无法被光学和电磁波天文观测所解释，仅有暗物质的存在才能解释这些现象。
暗物质的质量大约占宇宙总质量的27%，与可观测的物质比例相当。
这意味着，我们目前只能看到宇宙的约5%，剩下的95%都是暗物质和暗能量。
暗物质的具体组成至今仍不清楚，但天文学家提出了一些假说。
其中一个假说是暗物质由一种尚未被发现的粒子组成，称为WIMP（Weakly Interacting Massive Particles），它不参与强相互作用和电磁相互作用，但参与弱相互作用，如Z玻色子和中微子。
WIMP假说是目前最有说服力的假说之一，科学家正在进行相关实验进行探测。
二、暗能量暗能量是指一种未知的、占据宇宙总能量的约68%的能量，它的存在也是通过宇宙学的研究证实的。
暗能量被认为是引起宇宙加速膨胀的物质，与暗物质的引力作用相反，暗能量会加速宇宙的膨胀，让宇宙的膨胀速度越来越快。
暗能量的性质同样不为人所知，但由于它的存在是为了解释宇宙大规模结构的演化，因此它可能是一种能够填满整个宇宙的场。
暗能量的最具代表性的模型被称为ΛCDM模型，其中Λ表示宇宙学常数，CDM表示冷暗物质。
这个模型可以非常好地解释宇宙的性质，但它的一些基本概念，比如宇宙学常数和暗能量的物理本质，目前仍未得到深刻的理解和解释。
三、研究进展宇宙学中的暗物质和暗能量是极为重要的研究领域，比如暗物质的探测、暗能量的本质等问题都是目前宇宙学中研究的热点。
物理学中的暗物质和宇宙暗能量的来源研究
物理学中的暗物质和宇宙暗能量的来源研究暗物质是什么？暗物质是一种在宇宙中广泛存在的物质，它不与电磁波相互作用，因此无法直接观测。
在物理学中，暗物质被定义为一种物质，没有发现它的来源，但可以确认与可见物质有相当重要的质量比。
简单地说，暗物质就是可见物质以外的一种物质。
暗物质还有一些特点。
比如，暗物质是不会发光的，是真正的黑暗，因此我们不能用望远镜去观测它们。
此外，它们也不会发射电磁波，不会在宇宙中留下任何迹象。
暗物质的研究暗物质因其神秘性质而引起了天体物理学家、粒子物理学家和宇宙学家的极大兴趣，他们试图找到暗物质的来源，并揭示暗物质在宇宙的真正作用。
至今，暗物质的存在还没有被直接探测到。
然而，科学家通过间接方法探测暗物质，如探测到暗物质引起的引力变化和宇宙微波背景辐射上的拓扑结构等。
这些方法已成为了研究暗物质的两个基本途径。
不仅如此，许多试图解释宇宙中大尺度结构的理论模型，包括宇宙背景辐射和星系和星系团的形成，也都需要暗物质的存在，从而促进了我们对暗物质的研究。
暗物质的来源现在，我们已经确定了暗物质的存在，但是我们对它们的来源一点都不清楚。
科学家提出了多种暗物质的可能来源：1. 天体物理学模型一种说法是暗物质是宇宙初期过多的“原初黑暗能量”，随着宇宙扩张而减弱。
这看起来是一个有吸引力的模型，但目前尚未得到广泛接受。
2. 新型粒子暗物质可能是宇宙中新型粒子的存在。
该粒子对电磁波不敏感，因此无法通过常规方法探测，科学家正在利用实验重点研究这种粒子，并计划通过探测事件和测量反应实现粒子探测。
3. 额外维度上的物质另一种假说是暗物质是来自额外维度的物质。
额外维度是有一个假设的物理学中的一个假想维度。
额外维度是我们看不见或感受不到的，但它们是真实的且与我们的四维世界联系在一起。
据此，暗物质可能来自这些额外维度，因此可以在我们所知道的四维空间中不可见。
暗能量的研究除了暗物质，我们还需要讨论另一种物质：暗能量。
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项目名称：暗物质暗能量的理论研究和实验预研首席科学家：吴岳良中国科学院理论物理研究所起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：中国科学院一、研究内容拟解决的关键科学问题和主要研究内容包括：本项目围绕暗物质和暗能量本质开展理论研究和实验探测的可行性分析,充分利用已有的研究基础，从以下五个方面开展深入系统的研究：1、暗物质的理论研究及相关新物理唯象研究各种新物理模型，包括最小超对称模型及其变种和推广模型，额外维度模型，Little Higgs模型，各种类型的Hidden Sector模型，标准模型的最小推广（多个Higgs模型）中WIMP暗物质的湮灭及衰变过程的性质。
在满足暗物质剩余丰度的条件下研究其湮灭或衰变产物，如正电子，反质子，高能中微子，光子的信号特点，为空间间接探测实验提供理论依据。
同时重点关注未来实验可能观测到的高能中微子及光子信号。
在对现有实验结果的研究中,由于PAMELA没有观测到反质子的超出，这表明暗物质的主要湮灭道为带电轻子而非规范粒子或夸克，这就给一些暗物质模型如最小超对称模型带来了一定的困难。
对此，需要对模型的参数空间进行更详细的研究。
同时，也需进一步研究构造以轻子为主要湮灭道的理论模型。
另一方面，为了解释PAMELA和ATIC上观测到的正负电子超出，暗物质在地球附近的密度分布要比通常由热力学残余丰度给出的大出2-3个数量级。
如何构造模型能同时满足这两方面的要求是研究的重点之一，将首先研究已知的可能解释实验现象的一些机制，如量子索末菲效应和共振态增强效应等。
寻找和发展更有效探测暗物质的方法。
通过对自旋相关与自旋无关的散射截面确定暗物质的基本属性。
研究DAMA实验的正结果和其它实验如CDMS和Xenon 给出的零结果是否一致及其它们的物理原因。
鉴于DAMA的实验结果，探寻可能存在的统一解释目前所有直接探测实验结果的暗物质－核子相互作用机制。
研究非弹性散射和测量仪器靶物质的相关性等。
综合正负电子对撞机LEP上的Z产生和衰变，希格斯粒子质量限制，额外规范粒子的研究，及低能实验如μ子反常磁矩，b→sγ，B→μ+μ-和味道改变中s性流FCNC和其它电弱精确检验过程，对感兴趣的物理模型的参数空间作系统分析。
给出参数空间的允许范围，提高理论的可预言性。
即将投入运行的LHC将为研究新物理模型中暗物质与新粒子的相互作用提供极好的机会。
LHC上neutralino的产生及其级联衰变过程已经有大量的工作。
将运用类似的方法研究其它类型的暗物质与新粒子在LHC上的产生信号。
分析相应的标准模型背景，发展有效探寻暗物质的新方法。
在分析各种实验探测的基础上，基于对称性等原理和量子场论，建立超越标准模型的暗物质理论，给实验测量提供理论依据，并接受实验的检验。
2、暗物质的空间探测实验预研本项目同时观测高能电子及伽玛射线，不仅对探测暗物质，同时对解决宇宙线起源和加速机制等科学问题也将很有用处。
高能伽玛射线主要产生于高能电子的逆康普顿散射，高能伽玛射线的观测可以研究近地所有可能的高能电子源。
通过高能量分辨观测高于1TeV的电子能谱结构，研究当地电子与近地源的关系，从而判断宇宙线的起源，加速机制。
对本课题来说，要解决的一个关键问题是高能电子及伽玛射线的空间观测技术。
由于高能电子与大气的相互作用，地面无法观测，必须要到空间才能进行观测。
空间高能电子及伽玛射线观测中一个最关键的问题是本底。
如果不采用磁场，或磁场强度不够的话，高能电子与高能质子很难区分。
根据目前的观测数据，高能质子流量与电子流量相差数百倍到数千倍，如何在大量的质子本底中观测到电子及伽玛射线是本课题要解决的一个主要问题。
主要研究内容包括高能电子及伽玛射线空间观测技术及卫星方案及原理样机研制。
通常高能电子及伽玛射线空间观测需要很大的卫星资源（重量、功耗），显然不适合我国的卫星观测。
所以观测方法的研究是一个重要内容，采用合适的观测方法可以节省仪器重量和功耗。
同时积极参与国际合作，对国外的数据进行分析和解释。
本项目有如下创新之处：（1）精确测量高能电子能谱（排除某些可能的模型）。
精确测量从低能（约5GeV）到高能（约10TeV）的电子能谱，这样的测量将最终精确地测量电子能谱的形状，尤其是能谱从尖锐处下降的形状，这一结果对判定电子来源至关重要，因为暗物质湮灭产生的下降很陡，而天体源产生的下降要缓慢得多。
（2）测量高能伽玛射线区分ATIC电子的来源.由于银河系对于伽玛射线信号银河系是透明的，探测伽玛射线则直接反应了其来源的信息。
这样，伽玛射线的测量就不像电子那样只能测量地球附近的流强，而可以测量来自任何地方的信号，这对于暗物质探测有着独特的优势。
所以通过观测伽玛射线寻找并研究暗物质粒子物理特性及空间分布。
（3）测量湮灭线作为明确的暗物质信号。
精确测量电子和伽马射线的能谱，其能量分辨率达到 1.5%，能量范围为5GeV-10TeV。
因此，除了精确测量电子的能谱外，对于伽马射线能谱的精确测量甚至更为重要。
尤其是，其可能探测到暗物质湮灭的线形能谱，这将是暗物质湮灭信号存在的决定性的证据。
本项目设计和研制的高能量分辨和高探测效率探测器，一方面，对检验现有的实验结果包括ATIC上观测到的“超”极为重要，另一方面，对探测和发现在能量范围5GeV-10TeV内是否存在暗物质和可能的新现象具有非常重要的科学意义和价值。
3、暗物质地下探测的前沿技术预研暗物质的探测是一个重要的物理课题，同时也是一个需要进行长期研究的课题。
暗物质直接探测的第一个目标是探测到可能是暗物质的信号，然后需要确定这个信号就是暗物质，或者它可能是来源于某一种暗物质。
这些更进一步的工作可能需要另外的探测器来完成。
本课题的主要研究内容将是综合分析世界上目前已有的各类探测器和探测方法，研制出下一步高灵敏度、低本底的深埋探测器，为实现直接探测暗物质和研究暗物质的性质做准备，设计出实验方案。
针对地下探测的前沿和有特色的技术预研包括：液氩探测器及探测技术的研究；过热液滴的气泡探测技术研究；CaF2（Eu）/BaF2复合晶体探测技术研究。
根据不同探测技术的特点，优化探测器的规模和经费，制作几公斤到百公斤以下的探测器模型进行不同类型的探测器研究，在经过不同模型探测器各方面性能的比较后，给出暗物质探测的下一步探测方案。
液氩是比液氙更早发展的一种探测器，只是用于暗物质的探测晚了一些时候，目前国际上液氩的探测器也处于发展很快的阶段，它在光收集效率方面和 本底的排除方面都优于液氙。
缺点是39Ar的本底高。
两方面综合起来，它仍然是未来很有潜力的探测技术发展方向。
我们对液氩探测器及关键探测技术的研究包括：（1）探索厚GEM和微针探测器在LAr中的工作可能；达到单电子测量，放大倍数大于106，时间分辨好于1ns。
LAr探测器的研究包括：（1）测量γ,n,α在LAr中的初级光子、次级光子和电子的数目比；（2）测量γ,n,α在LAr中的初级光子、次级光子的时间分布；（3）在LAr中γ,n,α作用的能量沉积（MC计算）与测量之比估算重粒子的等效沉积能量系数。
过热液滴技术用于暗物质的探测始于上世纪90年代末，目前正处于快速发展的阶段。
该探测技术的优点是对γ,e不灵敏,研制成本低。
目前国际上PICASSO、SIMPLE和FERMILAB 3个暗物质科研团队利用该技术来探测暗物质，中国原子能科学研究院目前拥有这种技术的自主知识产权。
本项目将综合分析世界上目前已有的过热液滴探测器，选择一种最行之有效的过热液滴，研制出高灵敏度、低本底的深地下过热液滴气泡探测器，其主要研究内容包括：（1）通过MC计算在过热液滴中γ,n,e,α作用的能量沉积与液滴半径、温度、压力的关系；得出探测器对电子和伽玛不灵敏条件；（2）利用现有的材料和仪器研制200mL探测器模型，进行γ,n,e,α在探测器中信号的前期研究，并为音频测量粒子的技术和读出系统研究提供探测器模型。
（3）选择合适的材料、容器，制作升级探测器单元，几十～百升量级探测器阵列。
CaF2（Eu）/BaF2复合晶体探测器：F-19具有最大的自旋相关作用截面，Ba-138和Ba-137具有最大的自旋无关作用截面，此探测器既探测DM自旋相关的事例又探测DM自旋无关的事例，并且其将观测DM 的所有信号：核反冲信号+ 电子反冲信号+ 电磁辐射信号（e-, r, x-ray），特别是从自旋相关角度来观测DM的年调制，既寻找WIMP存在的证据，又将检验DAMA的结果。
CaF2（Eu）/ BaF2在低能区的优势可互补，并将可达到低的探测阈能。
CaF2（Eu）/ BaF2能达到低放射性，将来都较易扩大到大规模，并且长期运行稳定。
研究内容拟采用具有低的放射性CaF2（Eu）/BaF2复合晶体。
搭建几十公斤CaF2（Eu）/BaF2复合晶体测量装置和读出系统，进行探测器和数据获取系统的调试，确定相应运行参数。
建立数据分析软硬件环境。
逐步在地下完成探测器阵列的建造和主、被动屏蔽的建造。
通过实验数据积累，获得包括：探测阈能，能量分辨率、DM探测灵敏度，本底水平，等各项参数。
为整个实验方案设计提供数据和依据。
在进行探测器预研的同时，（1）我们同时跟踪国际上最新的WIMP直接探测手段（比如CF4气体TPC），比较这些探测手段的可行性和灵敏度，研究其关键技术的难点和实现方法。
（2）参考国际上各种相关实验的近期结果给出的限制，与理论学家合作，进一步探讨云南站云雾室、KOLAR、LVD实验中奇异事例的存在性。
4、暗能量的理论研究和地面探测方案预研充分利用最新天文观测数据找出暗能量的状态参数；利用暗能量模型和修改的引力模型导出的物质微扰方面的动力学性质不同的特点，区分暗能量模型和修改的引力模型；从基本自洽引力理论出发，理解暗能量的起源及其本质，并探索新的暗能量探测的方法。
利用观测数据研究暗能量的性质。
利用最新的超新星数据（如SNAP数据），宇宙微波背景辐射数据（如Planck数据），大尺度巡天数据（如LAMOST,SDSS 等数据），BAO数据，弱引力透镜数据和强引力透镜数据等天文观测数据来给出包括暗能量的状态参数在内的暗能量的性质,这里要解决的关键问题是找出一种和模型无关的方法,如利用分段参数化方法等.因为在很小红移范围内,暗能量的状态参数总可以看成是一个常数,所以分段参数化方法是最好的和模型无关的分析方法.在对暗能量的状态参数进行分段参数化时,我们需要把红移分成很多份,这样我们就必然要引入很多参数.参数一多,通常的格点化方法所需要的时间便成几何倍数增加,所以我们需要用蒙特卡洛马尔可夫链统计方法来处理观测数据。
同时研究暗能量状态参数对参数化的相关性和特征性质，给出更合理和自洽的暗能量状态方程，建立暗能量唯象模型。