暗能量模型-中国科学院大科学装置理论物理研究中心
物理学中的暗能量
物理学中的暗能量在物理学领域中，暗能量是一种神秘的存在。
它被认为是推动宇宙加速膨胀的原因之一，但我们对其了解仍然有限。
本文将探讨物理学中的暗能量，并尝试揭示它的一些奥秘。
一、暗能量的定义暗能量是一种假设存在于宇宙中的能量形式，其特点是不可见且无法直接测量。
虽然我们无法观测到暗能量，但科学家通过对宇宙膨胀速度的观测和计算，推测其存在。
在标准宇宙学模型中，暗能量被认为是导致宇宙膨胀加速的原因。
二、暗能量的发现与研究历程暗能量的概念最早起源于对宇宙膨胀的观测研究。
1990年代，科学家通过对超新星爆发的观测数据进行分析，发现了宇宙膨胀速度加快的迹象。
这一发现引发了科学家对宇宙加速膨胀的原因的研究，从而提出了暗能量的概念。
为了更好地理解暗能量，科学家进行了一系列实验和观测。
其中最著名的是宇宙微波背景辐射观测，通过对宇宙辐射的测量和分析，科学家进一步验证了暗能量的存在，并提供了关于其性质和作用的一些线索。
三、暗能量的性质和作用机制虽然我们对暗能量的了解仍然有限，但科学家们提出了一些关于它的性质和作用机制的假设。
首先，暗能量被认为具有负压力。
据研究，这种负压力可以对抗自然力量中的引力，从而推动宇宙的膨胀加速。
其次，暗能量被认为是恒定不变的，即无论宇宙膨胀到何种程度，暗能量的密度保持不变。
这一假设是为了解释宇宙膨胀加速的原因。
此外，一些科学家还提出了与暗能量相关的新粒子的存在假设。
这些新粒子被称为“暗能量粒子”，但尚未有直接的实验证据来支持这一假设。
四、暗能量的重要性和研究前景对于物理学家和宇宙学家来说，探究暗能量的重要性不言而喻。
理解宇宙膨胀加速的原因对于我们对宇宙的起源和演化有着重要意义。
目前，暗能量的研究仍然是物理学中的一个热点领域。
科学家们不仅致力于寻找更多支持暗能量存在的证据，还试图揭示其更深层次的性质和作用机制。
通过更深入的研究，我们或许能够更好地理解暗能量，并找到更全面的解释宇宙膨胀加速的理论。
总结：暗能量是物理学中一个神秘而又令人着迷的话题。
暗能量相关的理论与观测研究的开题报告
暗能量相关的理论与观测研究的开题报告
开题报告: 暗能量相关的理论与观测研究
研究背景：
近年来，天文学家和物理学家们对宇宙加速膨胀和暗能量问题展开了深入研究，这些问题是物理学中最重要的基本问题之一。
暗能量被认为是造成宇宙加速膨胀的原因，但是我们对它的属性、起源和演化过程仍知之甚少。
更加深入的研究暗能量的性
质和本质能够推动我们对宇宙的基本认识，并为更深层次的宇宙学研究提供重要信息。
研究内容：
本研究计划采用理论模型与观测手段相结合，对暗能量的本质、属性进行深入研究。
具体研究内容包括以下几个方面：
1.暗能量的理论模型研究，包括标量场理论、修改引力理论等，并对不同理论模型进行比较分析。
2.暗能量的观测研究，包括基于大型天文观测设备的观测研究，如暗能量与成团的星系、暗能量与宇宙微波背景辐射等的关系研究。
3.使用计算机模拟进行暗能量性质的研究，包括暗能量作为原因来推动现有宇宙结构的演化等。
研究意义：
本研究有助于深入了解暗能量的基本性质、演化过程，从而推动人类对宇宙本质的认识和测试和改进引力、物理和宇宙学理论等的研究。
此外，本研究还有助于设计
更加精确和完备的观测计划、从数据中提取更多的信息，从而为更深层次的宇宙学研
究提供更加丰富和准确的数据和信息。
暗能量
中国科学院高能物理所研究员张新民在《财经》指出，迄今为止的观测结果，包括瑞斯最新的结果在内，与 爱因斯坦的宇宙常数理论“都很符合”。
这样一个完全出乎意料的观测结果，从根本上动摇了对宇宙的传统理解。那么到底是什么样的力量，在促使 所有的星系或者其他物质加速远离呢？科学家们将这种与引力相反的斥力来源，称为“暗能量”。但“暗能量” 到底意味着什么？至今我们能够给出的，只是一个十分粗略的宇宙结构“金字塔图景”：所熟悉的世界，即由普 通的原子构成的一草一木、山河星月，仅占整个宇宙的4%，相当于金字塔顶的那一块。
对宇宙膨胀的高精度测量可以使我们对膨胀速度随时间变化有更深入的理解。在广义相对论中，膨胀速度的 变化受宇宙状态方程式的影响。确定暗物质的状态方程式是当今观测宇宙学的最主要问题之一。
加入宇宙学常数后，宇宙学标准罗伯逊-沃尔克度规可以导出Λ-冷暗物质模型，后者因与观测结果的精确吻 合而被称为宇宙“标准模型”。暗物质被认为是当今形式化宇宙循环模型的至关重要的一个因素。
其中，最具戏剧性的理论，则是复活爱因斯坦当年提出的“宇宙常数”（cosmologicalconstant）。1917 年，被认为是整个20世纪最伟大的科学家阿尔伯特爱因斯坦（AlbertEinstein），为了建立一个稳态宇宙模型， 最早提出了这个概念。不过，后来就连他本人也承认，“宇宙常数”只是一个错误的概念。
暗能量这个名词是由迈克·透纳引进的。
起源
关于暗能量概念的起源，还得追溯到科学巨匠爱因斯坦他在1917年由他在两年前提出的广义相对论导出的一 组引力方程式，方程式的结果都预示着宇宙是在做永恒的运动，这个结果与爱因斯坦的宇宙是静止的观点相违背， 为了使这个结果能预示宇宙是呈静止状态爱因斯坦又给方程式引入了一个项，这个项称之为的“宇宙常数”。
宇宙的暗能量模型
暗能量引力理论武明全 /山西省太原市清徐县美锦能源集团有限公司【摘要】以宇宙加速膨胀及真空涨落为事实依据，建立新的宇宙空间模型 ,并以此为基础，推导光、电子的结构及传播方式；推导运动物体在暗子模型下时间、长 度变化公式；推导引力的形成方式及质量的本质；解释黑洞喷流的形成；解释虫洞及 量子纠缠；推测暗物质及暗能量的本质等。
【关键词】暗子 绝对真空漏洞 引力 质量 虫洞 量子纠缠 暗物质 暗能量引言 根据科学观察，我们的宇宙是加速膨胀的，科学家推测，造成这种加速膨胀的原 因可能是空间中充满暗能量的缘故。
同时，观察还发现，真空也不是真的空，而是处 处充满了粒子对的产生和湮灭，且粒子对的性质非常类似于光子，这就是真空涨落！ 在上述事实的基础上，本文通过合理的假设及符合逻辑的推论，建立起了一个新的宇 宙空间模型。
该模型从微观上可以解释光、电子等的波粒二象性，宏观上可以解释引 力的形成、解释暗物质并预言宇宙未来的命运等。
第一节空间模型的建立观点一、万物同源，即宇宙中一切物质都是由同一种粒子组成。
该粒子没有体 积，没有质量，没有电性和磁性，粒子之间只有碰撞。
我们把这种粒子称之为暗子。
依据及论证过程： 1.为何万物一定同源？ 万物同源虽然依据的是一种哲学思想，但是仅从理论上分析，万物同源也是符 合逻辑的。
下面我们用反证法来证明：假如世界不是万物同源的，那么作为最基本的 粒子一定不一样，这种不一样一定是表现在结构上的。
但既然是最基本的粒子，又怎 么会有结构呢？如果有结构，则一定可以分成更小的粒子，于是它便不能作为最基本 的粒子！这样从逻辑上就会出现矛盾，因此结论就是万物只能有一种来源！ 2.为何万物之源没有体积？ 万物之源没有质量这个观点，暂时放下，这个需要定义质量后我们分析。
至于 它的体积，我们可以这样设想，假如它是有体积的，则一定会有内部结构，这样它就 可以继续分割，从而又自我否定了作为最小粒子的定义。
因此，万物之源一定是没有 体积的！ 说到这里，你可能会问，那既然如此，宇宙中各种物质的体积又是如何形成的 呢？传统观点认为， 体积是具有一定形状的物体所占有的空间。
暗能量的宇宙学观测与理论模型研究
暗能量的宇宙学观测与理论模型研究宇宙学作为天体物理学的一个重要分支，旨在研究整个宇宙的起源、演化和性质。
其中，暗能量是当前天文学热门研究领域之一，其在宇宙学中扮演着重要的角色。
本文将探讨暗能量的宇宙学观测以及相关理论模型的研究。
一、暗能量的发现和重要性暗能量的概念最早由爱因斯坦在他提出广义相对论时引入，暗能量的存在可以解释宇宙膨胀的加速过程。
而宇宙膨胀加速的发现则是1998年由两个独立的研究团队通过观测超新星爆发的光度距离关系而得出的结论。
暗能量的存在对宇宙学理论有着重要意义。
它不仅决定着宇宙的演化历史，还与宇宙的结构形成、大尺度结构和宇宙背景辐射的形态演化密切相关。
因此，研究暗能量的性质和作用，对于理解宇宙学中的一系列问题至关重要。
二、观测暗能量的方法目前，观测暗能量主要有两种方法：超新星观测和大尺度结构观测。
超新星观测方法是通过观测远离我们的超新星爆发的光度距离关系，来确定宇宙膨胀速率并推断暗能量的性质。
通过比较观测到的超新星的亮度和红移数据，研究团队可以计算出宇宙膨胀速率。
这项工作使得研究人员对暗能量的存在和性质有了更深入的了解。
另一种观测方法是利用大尺度结构观测来研究宇宙加速膨胀过程中的暗能量。
这种观测方法又分为两个方向，一个是通过天体物理观测得到的暗能量信息，另一个是通过宇宙微波背景辐射（CMB）以及大物质结构的形成和演化，提供暗能量存在的证据。
通过这些方法，研究人员可以进一步揭示宇宙加速膨胀的机制以及暗能量的特性。
三、暗能量的理论模型研究对于暗能量的理论模型研究一直是宇宙学研究的热点。
目前提出的暗能量模型包括宇宙常数模型、动能场模型、假设场模型等。
宇宙常数模型认为暗能量是一种具有恒定能量密度的宇宙常数。
这个理论模型在解释宇宙膨胀加速的同时却没有提供暗能量的物理机制。
动能场模型则是假设暗能量是一个随空间和时间变化的标量场。
根据标量场的势能函数，研究人员可以推导出不同的动能场模型。
这些模型通过调整参数来与实验数据拟合，并得到了一定的成功。
暗能量——源自真空能的力量!
“暗能量暗能量”——”——”——源自真空能的力量！源自真空能的力量！张哲【内容摘要】"暗能量"，一个无色无味、无形无体却具备负压即反引力、反重力效应的未知能量，其约占整个宇宙绝大多数份额但人类对它本身却一无所知，科学家预言它就是宇宙的本源、它就是推动宇宙运动的能量、它就是促使天体星转斗移的"原始动力"，但至今仍然渺无音讯。
真空，虽然被误认为是一个空无一物的空间，但其内部却不断的产生和消失着各种粒子，虽然看似虚无飘渺却蕴藏着巨大能量，虽然具有能量的特征但至今无法被开发和利用，这些现象更为真空披上了种种神秘的色彩，它被现代物理学美誉为破解物理学和宇宙学中千年谜团的"金钥匙"和"万金油"。
"第五种力"，被物理学界预测为是继引力、电磁力、强力和弱力这四种基本作用力之后在自然界中普遍存在着的又一种基本作用力，但时至今日它还仍未被发现、依然是一个不解之谜。
这原本是三个毫不相干相互独立的概念，却因为本文作者的一个偶然发现从此紧紧的联系并融合在了一起。
提及暗能量，我们不得不先提及另外一个和它密切相关的概念--"暗物质"，之所以将其称之为暗物质而不是物质就是因为它与一般的普通物质有着根本性的区别。
普通物质就是那些在一般情况下能用眼睛或借助工具看的见、摸得着的东西，小到原子、大到宇宙星体，近到身边的各种物体远到宇宙深处的各种星系。
普通物质总是能与光或者部分波发生相互作用或者在一定的条件下自身就能发光、或者折射光线，从而被人们可以感知、看见、摸到或者借助仪器可以测量得到，但是暗物质恰恰相反，它根本不与光等发生作用更不会发光，因为不发光又与光不发生任何作用，所以不会反射、折散或散射光即对各种波和光它们都是百分之百的透明体！所以在天文上用光的手段绝对看不到暗物质，不管是电磁波、无线电还是红外射线、伽马射线、X 射线这些统统都毫无用处，故尔不被人们的感官所感觉也不被目前的仪器所观测，故此为了区分普通物质和这种特殊的物质而将这种特殊的物质称之为"暗物质"。
天文学领域中的新发现——暗能量
天文学领域中的新发现——暗能量暗能量是近年来天文学领域的一大发现，它是一种看不到、摸不着的力量，却能够影响宇宙的演化。
本文将从暗能量的起源、探测及其对宇宙演化的影响三个方面进行讨论。
一、暗能量的起源在1998年，天文学家们发现，宇宙的膨胀速度与过去的模型预测不符。
于是，他们提出了暗能量的假说，认为它是一种能够推动宇宙加速膨胀的力量。
暗能量无视各种既有的物理原理，因此对其研究一直存在很大困难。
暗能量的起源尚无定论，但科学家通过对宇宙射线背景辐射的观测推测，它可能与宇宙本身的性质有关。
目前流行的观点认为，暗能量是一种具有负能量的量子场，其负能量可以抵消其他物质的正能量。
而在宇宙膨胀的过程中，负能量逐渐积累并增加，最终产生暗能量的效应。
这还是一种比较新的理论，尚未得到广泛认可。
二、暗能量的探测暗能量并没有具体的物理形态，因此科学家只能通过探测它对宇宙的影响来验证其存在。
目前，研究暗能量的主要手段是通过对宇宙膨胀速度的观测，来推导出它的存在。
一种最常用的方法是通过搜寻可观测宇宙学中的大规模结构，如星系团等。
科学家通过对大规模结构的观测计算它们的质量、分布以及运动状态等参数，然后用这些数据来计算暗能量对宇宙膨胀速度的影响。
这种方法已经被广泛应用，也对暗能量的研究做出了重要贡献。
另一种方法则是通过更加细致和精密的测量来获取对暗能量的更深刻认识。
例如，在2018年，由美国和欧洲的科学家合作完成了一个名为Dark Energy Survey（DES）的实验，使用了极其敏感的望远镜和探测器来观测几千个星系，并检测其光谱。
这些观测数据被用于计算暗能量的密度和性质，从而更深入地了解其特性。
三、暗能量对宇宙演化的影响暗能量在宇宙演化中扮演了至关重要的角色，它通过影响宇宙膨胀速度塑造了宇宙结构的形态，也决定了宇宙的最终命运。
目前，暗能量对于宇宙演化的影响主要有以下三个方面：1. 形成宇宙膨胀引擎暗能量能够推动宇宙加速膨胀，从而成为了宇宙膨胀的“引擎”。
一类全息型暗能量模型的研究.doc
一类全息型暗能量模型的研究探索宇宙加速膨胀背后的物理本质已成为现代宇宙学研究的重要方向。
基于全息原理思想或K′arolyha′zy关系和量子力学海森堡不确定性关系，一种猜想暗能量能量密度平方反比于宇宙的某种特征尺度的暗能量模型——全息型暗能量模型被构建出来用以解释宇宙的加速膨胀。
本文中，我们讨论了一类以1∫t′an(t)0dtam(t′)为宇宙特征尺度且n, m 为整数的全息型暗能量模型。
首先，基于全息原理思想，我们讨论了用包括暴涨生成部分的全部共动视界η=∫tdt′0a(t′)作为描述宇宙的有效理论的红外截断、建立了η全息型暗能量模型。
模型认为宇宙现在的加速膨胀是由称为η全息型暗能量的真空能主导的，能量密度平方反比于宇宙的共动视界。
暴涨极大地放大了共动视界使得η全息型暗能量在宇宙演化过程中可以很好地近似成一个宇宙学常数，并且能量密度自然地在观测所需的量级。
另外，暴涨同时决定了辐射能量和η全息型暗能量在宇宙结束暴涨开始辐射主导时期的初始能量密度，自然地解释了目前暗能量和物质的密度在一个量级的巧合。
在目前的观测精度下完全可把η全息型暗能量当成宇宙学常数，而且全息原理思想和暴涨机制的结合自然地解决了精细调节问题和恰巧性问题。
其次，我们从宇宙在t时的四维体积提取出宇宙的类共形年龄1∫t′a4(t)0dta3(t′)。
基于Ka′rolyh′azy关系和量子力学海森堡不确定性关系，我们以这个类共形年龄为特征年龄构建了一个全息型暗能量模型。
模型和包括暴涨的早期宇宙演化相容且具有良好的解析性质，即在由物态方程为常数wm的物质主导的宇宙早期暗能量分数密度有近似的解析解de9(3+wm)2d2a2/4，使得模型是单参数暗能量模型。
拟合分析表明模型和观测数据符合得不错，模型参数d～O(0.1)，意味着在宇宙早期暗能量占有比例很小。
相比宇宙学常数模型，模型预言的物质当前分数密度要稍微大些而暗能量的物态方程的当前取值则明显低于1。
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Inflation + Dark Matter + Dark Energy
73%：暗能量？ 23%：暗物质？
我国基础研 究的一个机 遇！？ 上天， 入 地到南极
1)Dynamics of Inflation? 2)Dark Energy? 3)Dark Matter? 4)Why no antimatter?
CMB:
WMAP7, BOOMERanG, CBI, VSA,ACBAR…
LSS: SDSS, 2dFGRS
GRB, Weak Lensing…
WMAP7结果
Primordial power spectrum:
II. 天文观测数据：
1） 超新星（SN）
暗能量扰动新方法
B. Feng, X. Wang and X. Zhang, PLB607, 35 (2005)； G.B.Zhao, J.Q.Xia, M.Li, B.Feng & X.Zhang, PRD 72, 123515 (2005)。
2）微波背景辐射（CMB） 3）大尺度结构（LSS）
。。。。。。。。。。
III. 数据拟和分析方法： Monte Carlo Markov Chains 上海超级计算机 修改的CAMB/CosmoMC
Astronomical Observations:
SNeIa: 397 samples “constitution”
Difficulty with dark energy perturbation when w crosses -1 --发散问题
, , , 0 1 w 0, w
Similar to the non-renormalization without Higgs in the electroweak theory Here, also need extra degree of freedom -------Quintom field S. Weinberg ……’t Hooft, M. Veltman : Higgs 理论的成功！ 但， Higgs not discovered, LHC ?近年宇宙学研究重大进展及挑战
1998年，SN发现暗能量；（邵逸夫奖，Nobel prize?!） 2000年，Maxima, Boomerang 平坦宇宙； 2003年，WMAP，SDSS，2dfGRS 2004年 , “Golden Sample”, SNLS 2006年 , WMAP3 2008年，WMAP5 （2010年邵逸夫奖） 2008年， Pamela, ATIC 2009年， Fermi LAT 2010年， WMAP7
3) 粒子物理的标准模型， 唯象上虽然很成功，但存在一些基本问题未解 对称性破缺， Higgs ?, flavor problem, CP origin? Big-Bang cosmology, 唯象上成功（参数确定），但大的基本问题： 暗物质粒子， 暗能量物理本质， 暴涨机制？
SM：量子场论，规范场 宇宙学： 扰动理论 国际上CosmoMC (光子， 重子， 暗物质扰动） +暗能量扰动
路线图
暗物质探测： 近期：羊八井 中期：小卫星，地下实验室 长期：空间站 建议：启动小卫星、地下实验室预研究 暗能量探测：LAMOST, 南极DOME－Ａ 近期：LAMOST 中期：南极DOME A四米光学望远镜 建议：启动南极DOME A四米光学望远镜预研究
报告提纲 1）“两暗一黑三起源”介绍 2）WMAP今年得了邵逸夫奖 WMAP7部分工作介绍
• 2001年WMAP卫星升空 • 2003年公布一年观测数据 Nothing is special Concordance Model Large Running; Small l Suppression; Tau too large • 2006年公布三年观测数据 Large Running; Small l Suppression; Tau normal; Dark Energy with Constant EOS, Perturbation; 4 排除了 暴涨模型; ns 1 0 (2 3 ) • 2008年公布五年观测数据 + Time evolving EOS; CMB rotation angle (CPT & P Violation) 2010年公布七年观测数据
Comments: 1) WMAP 的贡献很像 上世纪九十年代LEP的贡献 LEP: 粒子物理标准模型的精确检验 Nothing is special new! WMAP：宇宙学精确时代
2）LEP --’t Hooft, M. Veltman ， Nobel Prize, 理论计算， 发散， 重整； WMAP, 邵逸夫奖======》线性扰动理论 CosmoMC (Nobel prize??)
宇宙学参 数
对应SM：粒子质 量， 耦合常数等
用天文观测数据确定宇宙学参数 -------Global Fitting
1）宇宙学常数：w=-1； 2）Quintessence：w>-1； 3）Phantom：w<-1； 4）Quintom：w 越过-1 …… z 暗能量状态方程参数化: wDE ( z ) w0 w1 1 z 暗能量模型：
------------摘之国台严峻台长报告 近期这个提法宣传的很多， 中央， 科学院各级领导肯定
Comments:
1)争议集中在“生命起源”的定义 （南极香山会议， 王力帆与张新民商议应写个注释）
2）发明地是高能所 3）物理诠释 (见张新民南昌会议报告）： 两暗（暗物质暗能量）： 一样 一黑：天文注重观测， 而物理注重理论如黑洞熵 三起源：天文： 宇宙，天体， 生命 物理： 宇宙，物质起源（why no antimatter?) 质量起源 （LHC, BES, electroweak, chiral symmetry breaking)