暗物质理论研究进展

高中地理 1.3《人类对宇宙的新探索》教案4 人教版必修

人类对宇宙的新探索① 教学目标 1．知识目标：了解人类认识的宇宙范围在不断扩大，理解宇宙探索的意义，了解宇宙探索的现状。 2．德育目标：培养学生热爱科学和勇于探索的精神，认识保护宇宙环境对开发、利用宇宙的重要意义。 3．能力目标：培养学生观察能力、读书能力、分析综合思维能力等学习能力。 教学方法 导学式。 教学重点 宇宙探测的意义。 教学媒体 利用投影仪、录像片。 教学过程 【导入新课】播放录像：航天飞机发射。 【教师说明】这是1998年6月3日清晨美国发现号航天飞机升空时的情景。 【教师提问】搭载它一起升空的有一个什么仪器？ 学生回答：阿尔法磁谱仪。 【教师提问】阿尔法磁谱仪的任务是什么？ 学生回答：探索宇宙本源，寻找暗物质和反物质。

【教师讲述】阿尔法磁谱仪进入太空，探索宇宙本源是人类对宇宙的又一次新探索。今天我们一起来学习人类对宇宙的新探索。 【教师提问】人类利用哪些手段了解宇宙呢？ 学生回答：双眼、望远镜、人造卫星、航天飞机、宇宙飞船等。 【教师提问】人类对宇宙的新探索始于哪种探测手段？ 学生回答：1957年10月4日，前苏联第一颗人造地球卫星上天。因为它是首次在地球以外观测地球。 【播放录像】《第一颗人造地球卫星》 【教师提问】谈一谈你所知道的人类从此以后又有哪些新探索手段？进行了哪些探测活动？获得了哪些成果？ 【出示投影】（补充资料） 人类对宇宙的新探索 （1）1959年，前苏联发射成功“月球3号”，它所携带的自动行星际站绕到月球背面上空，第一次主动拍摄了人类从未见过的月背照片。 （2）1961年4月21日，前苏联宇航员加加林乘座“东方号”宇宙飞船用108分钟绕地飞行一周，成为第一个飞出地球的人。 （3）1969年7月20日，美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗乘座“阿波罗11号”宇宙飞船登上月球。 （4）1971年，前苏联第一个“礼炮号”空间站发射上天。 （5）1976年，美国发射的“海盗号”飞船第一次登陆火星。 （6）1988年11月15日，前苏联发射第一架航天飞机“暴风雪号”。 （7）1995年，美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机和俄罗斯“和平号”轨道空间站首次对接成功。 （8）1997年7月4日，美国“探路者号”飞船顺利在火星上着路。 【教师提问】人类这些探索活动与望远镜观测有何不同？ 学生回答：排除大气干扰，可直接取样。 【播放录像】《宇航员与月球车》

物理学最前沿八大难题

物理学最前沿八大难题 当今科学研究中三个突出的基本问题是：宇宙构成、物质结构及生命的本质和维持，所对应的现代新技术革命的八大学科分别是：能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术和计算机技术等。物理学在这些问题的解决和学科中占有首要的地位。 我们可以从物理学最前沿的八大难题来了解最新的物理学动态。 难题一：什么是暗能量 宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质远不足以解释宇宙的结构。还有第三种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。 这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。最近科学家对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状——是扁平的。这又反过来揭示了宇宙的总质量密度。但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2／3之多！ 难题二：什么是暗物质 我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4％，远远少于宇宙的总物质的含量。这得到了各种测算方法的证实，并且也证实宇宙的大部分是不可见的。

最有可能的暗物质成分是中微子或其他两种粒子： neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据说是没有较为有效的测量方法。又这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。如果找到它们的话，很可能让我们真正的认识宇宙的各种情况。 难题三：中微子有质量 不久前，物理学家还认为中微子没有质量，但最近的进展表明，这些粒子可能也有些许质量。任何这方面的证据也可以作为理论依据，找出4种自然力量中的3种——电磁、强力和弱力——的共性。即使很小的重量也可以叠加，因为大爆炸留下了大量的中微子，最新实验还证明它具有超过光速的性质。 难题四：从铁到铀的重元素如何形成 暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成的时候。较重的元素后来形成于星体内部，核反应使质子和中子结合生成新的原子核。比如说，四个氢核通过一系列反应聚变成一个氢核。这就是太阳发生的情况，它提供了地球需要的热量。当然也还有其它的种种核反应。 当核聚变产生比铁重的元素时，就需要大量的中子。因此，天文学家认为，较重的原子形成于超新星爆炸过程中，有大量现成的中子，尽管其成因还不很清楚。另外，最近一些科学家已确定，至少一些最重的元素；如金、铅等，是形成于更强的爆炸中。还有一点需要确定，即当两颗中子星相撞还会塌陷成为黑洞。

分别对待暗能量、分别对待暗物质的报告之三

分别对待暗能量、分别对待暗物质的报告之三：介绍刘辰楼“荦谧加速能”科学的重大五规律，与爱因斯坦们“恶煞暗能量”推想的严重五错误。 【一】爱因斯坦们“恶煞暗能量”推想的严重五错误之一：将有条件的场客加速远离，当成了无条件的场客加速 远离。换言之，将有条件的场客加速远离，当成了所 谓“宇宙速胀”。 【二】刘辰楼“荦谧加速能”科学的重大五规律之一：爱因斯坦们所谓“宇宙速胀”，是没有的事；而“有条件 的场客加速远离”，是确有的事。

【三】爱因斯坦们“恶煞暗能量”推想的严重五错误之二：试图自所谓“爱因斯坦方程”，求解“暗能量”。【四】事实上，所谓“爱因斯坦方程”，原本不能成立。【五】“爱因斯坦方程”不能成立的原因，是；等号前方的微分张量，不能等于等号后方的非张量。 【六】刘辰楼“荦谧加速能”科学的重大五规律之二：克服了爱因斯坦们“恶煞暗能量”推想的严重五错误之二， 才能解出“荦谧加速能”（荦能额与谧能额）。【七】刘辰楼“荦谧加速能”科学的重大五规律之三：无客速的场客，不会加速远离；客速不够大的场客，也不 会加速远离。 【八】爱因斯坦们“恶煞暗能量”推想的严重五错误之三：不问场客“加速远离所需的初速值”。 【九】场客盘速{（Rcosθ）φ速}为零、场客局纬速（Rθ速）也为零时，刘辰楼的场客局速算式，表明：R加速度 〒-（荦能额对R的偏导数）c平方exp（4荦能额+2 谧能额）+（3荦能额对R的偏导数+谧能额对R的偏 导数）R速平方。 【十】加速远离，就是：R加速度＞0。 【十一】所以，“加速远离所需的初速值”，其平方，R 速平方＞{（荦能额对R的偏导数）/（3荦能额对R 的偏导数+谧能额对R的偏导数）} c平方exp（4荦

“悟空”探“妖”(2018山东青岛中考语文说明文阅读)

“悟空”探“妖” ①2015 年 12 月 17 日 8 时 12 分，“悟空”在酒泉卫星发射中心升空。它是一只非常勤奋的“猴子”，每天要绕地球飞行 15 圈，从不偷懒。 ②“悟空”是我国第一颗主要用来探测暗物质的人造卫星。其实，它就是一台空间望远镜，担负着寻找暗物质粒子、研究暗物质特性及其空间分布规律等任务。 ③一般人听到“暗物质”会一脸茫然：这是什么“妖魔鬼怪”？为什么要寻找它？顾名思义，暗物质就是通过人眼和其他设备看不到的物质。天文学家在长期的观测研究中发现：许多星系中存在额外的、看不见的引力源，宇宙的总质量其实远远大于已知物质的总质量。他们据此推测，宇宙中应该还存在着一种“暗物质”。我们已知的各种物质基本上都要受电磁力的影响，要么吸收光，要么反射光，要么就自己发光；但暗物质不与光波发生作用，它对电磁力无动于衷，所以我们无法看到它。 ④半个多世纪过去了，对暗物质的研究依然不明朗。目前，能够确定的是，宇宙总能量的 26.8%由暗物质贡献，普通物质只占 4.9%，暗物质的能量是普通物质的 5 倍以上。有这样隐形的庞然大物存在于宇宙中，却又看不见摸不着，这的确让科学家心痒难耐。而且，暗物质与我们人类的生存息息相关。科学家发现，所有发光物质提供的引力无法抵消星系内旋转时产生的离心力，因此推测，是暗物质在提供额外引力，以阻止星系解体。也就是说，没有暗物质就没有星系，也就没有人类。而且，作为一种全新的、未知的粒子，暗物质很有可能开创前所未有的应用空间。 ⑤那么，怎样才能找到传说中的暗物质呢？“悟空”的任务，就是上天捕捉暗物质粒子碰撞湮灭时产生的高能电子。简单地说，“悟空”在观测中如果突然发现某一速度的电子射线数量变多了，但这又无法用现有理论来解释，那么这些电子射线很．有．可．能．是暗物质湮灭时产生的。 ⑥全世界各国的科学家都希望能够第一个观测到这部分电子射线，从而获取暗物质存在 的证据。除“悟空”外，目前世界上用以探测暗物质的设备，还有国际空间站的阿尔法磁谱仪和美国宇航局的费米空间望远镜。而中国的“悟空”，是迄今为止观测范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。 ⑦2017 年末，“悟空”工程团队在世界权威科学杂志《自然》上发表论文，宣布获得了世界上最精确的高能电子宇宙射线能谱，该能谱将有助于发现暗物质存在的蛛丝马迹。接下来的 2018 年，我们希望“悟空”不负众望，用火眼金睛找到更多线索，早日探到“妖”的真容。 （取材于程醉的同名文章） 15．根据原文内容，下列理解和分析，不正确的一项是（3 分） A．“悟空”主要用来寻找暗物质粒子、研究暗物质特性及其空间分布规律。 B．暗物质不受电磁力的影响，所以不能通过人眼和其他设备看到。 C．“悟空”可以通过捕捉到的宇宙中的高能电子来探寻暗物质的踪迹。 D．与其他探测器相比，“悟空”性能更加杰出，已率先发现暗物质。 16．下列对文章写作特点的分析，不正确的一项是（3 分） A．全文按照时间顺序说明了“悟空”的任务、暗物质的特性、“悟空”探寻暗物质的方式及成果。 B．“悟空”是一颗人造卫星，“妖”指暗物质，以“‘悟空’探‘妖’”为题，生动形象，吸引读者。 C．选文第③段连用两个设问句，加强语气，引出对“悟空”探“妖”方式的具体说明。

暗物质与暗能量的统一性研究

暗物质与暗能量的统一性研究 发表时间：2019-06-10T14:58:52.437Z 来源：《知识-力量》2019年8月27期作者：张天成[导读] 随着世界的不断发展，暗物质和暗能量在粒子物理和宇宙学研究中越来越引起了大家的关注和重视。这是在21世纪中两个重大的科学问题。本文首先简单介绍了暗物质的基本定义和特点，暗能量的基本定义与特点，阐述了暗物质与暗能量统一的理论模型，最后利用该理论完善了宇宙大爆炸模型。 （马来亚大学） 摘要：随着世界的不断发展，暗物质和暗能量在粒子物理和宇宙学研究中越来越引起了大家的关注和重视。这是在21世纪中两个重大的科学问题。本文首先简单介绍了暗物质的基本定义和特点，暗能量的基本定义与特点，阐述了暗物质与暗能量统一的理论模型，最后利用该理论完善了宇宙大爆炸模型。 关键词：暗物质；暗能量；统一性；研究 一、暗物质的基本定义与特点 暗物质（Dark matter）是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。大量天文学观测中发现的疑似违反可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。现代天文学通过天体的运牛顿万有引力的现象动、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中，其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型（ΛCDM模型）可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%。由于暗物质的神秘，现在世界上产生了不同的物理理论说法。一种是说暗物质就是一种具有质量的可以相互作用但是作用力非常微弱的粒子。这种说法目前被物理学家们广泛的接受和认可。其质量与相互作用强度在电弱标度附近，在宇宙膨胀过程中通过热退耦合过程获得目前观测到的剩余丰度。但是也有另一种说法，是说暗物质是由轴子，惰性中微子等这些类型的粒子组成。 暗物质的存在已经得到了广泛的认同,然而目前对暗物质属性了解很少。目前已知的暗物质属性仅仅包括有限的几个方面：目前大部分物理学家对暗物质的存在都有一定的认同，但是暗物质的特点都有哪些，这些物理学家知道的还不太多。目前所了解的暗物质的特点主要表现在以下几个方面：第一，暗物质是一种有质量的粒子，暗物质之间可以相互产生引力，但是暗物质的质量大学目前还是个未知数。第二，暗物质具有很强的稳定性。因为通过研究发现，暗物质几乎存在于宇宙形成各个阶段，在宇宙结构形成的各个过程都有暗物质的存在，所以暗物质应该是在能宇宙上稳定的存在的。第三，暗物质之间的产生的相互作用力非常弱。暗物质和光，电等之间产生的作用特别小，几乎看不出。我们从原初核合成可以看出。如果相互作用力大的话，这个过程就会受到刺激和扰动。将导致暗物质的元素产生一系列的变化，会使得观测结果不一致。第四，我们通过电脑模拟宇宙大尺度结构的形成过程中发现，暗物质的运动速度远远低于光速，即“冷暗物质”，不然我们的宇宙无法在引力作用下形成目前观测到的大尺度结构。因此，目前我们所知道的暗物质粒子还不一定是准确的，也是不属于我们已知的任何一种基本粒子。这对当前极为成功的粒子物理标准模型构成挑战。 二、暗能量的基本定义与特点 暗能量存在于宇宙运动中，它通过自身的引力作用推动宇宙运动，由于暗能量目前还不能吸收光，也不可以反射或者说辐射光，因此，截止到目前，人们还不能利用现在的技术对暗能量进行监测。但是暗能量可以与光产生一种中和作用，这种作用可以影响到同级暗能量的分布范围。当暗能量与光反应时，会对作用域的时间产生影响，绝对速度v0>c，此时作用域的能量E产生跃迁，根据E=mc2，作用域内的物质质量会有减少。由于宇宙空间不断发生的中和反应，作用域内的物质质量不断减小致使物质的引力减小，出现宇宙膨胀。随着宇宙膨胀可以伴着时间的变化而变化，那么宇宙膨胀的高精度测量对我们来研究宇宙增加了很大的困难，在广义相对论中，我们发现，宇宙的膨胀速度主要由宇宙状态的方程式决定，如何确定暗物质和暗能量的状态方程式是宇宙学比较关注的问题。 三、暗物质与暗能量统一之宇宙大爆炸 “大爆炸宇宙论”（The Big Bang Theory）是现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸。通过暗物质和暗能量的基本定义和特点阐述来看，我们发现暗能量的产生与暗物质不可分割。暗物质与暗能量的统一可以从宇宙大爆炸模型来说。最初的宇宙起源于密度特别大的奇点，这个奇点会在某个时刻存在不平衡的状态，这时候就产生了第一次大爆炸。但是这次大爆炸一直都没有被发现，因为没有任何明显的现状，奇点并没有破碎，但是奇点在力的粒子和周伪散落，慢慢地奇点失去合力产生了第二次大爆炸，这次的爆炸导致整个奇点破碎了，暗物质与重子物质也随之散开，冷却后形成了现在的宇宙。这就是著名的宇宙大爆炸。这时候宇宙中的各种天体在暗物质的引力下迅速膨胀，宇宙中的重子物质和暗物质圈几乎重叠在一起，宇宙就开始不断收缩，最后塌陷到奇点，时间再次回到原点。 结论 “宇宙并非永恒存在，而是从虚无创生”的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。虽然我们看到暗物质的作用力方向和暗能量的方向完全相反，但是这种现象有很大可能是由同一种物质导致的，很大可能就是本文所讲述的暗物质。这种物质在内部主要呈现出引力的作用，在外部主要呈现出反引力。通过研究暗物质与暗能量的统一性分析，也发现这个理论对宇宙大爆炸现象有很强的说服力。参考文献 [1]周烨.浅谈暗物质与暗能量要求及新技术的应用[J].山东工业技术,2019(06). [2]孙彩虹.暗物质与暗能量在物理系统中的应用解析[J].通信电源技术,2018,35(10). [3]张晓丽.暗物质与暗能量在物理系统中的运用分析[J].科学技术创新,2018(28). [4]刘振宗,陈智远.暗物质与暗能量统一性研究分析[J].技术与市场,2018,25(12). [5]李思明,王宇翔.暗物质与暗能量研究[J].科技风,2018(31). [6]李苏.试论暗物质与暗能量统一性模型研究[J].科技与创新,2018(18).

暗物质和暗能量是如何形成的解读

暗物质和暗能量揭秘开始想写这篇文章，源于多年对宇宙物理学的浓厚兴趣。对于宇宙如何诞生，演化也有一些自己的观点。特编写出来和广大宇宙物理爱好者共研。由于本人水平有限，不妥之处请朋友谅解，不胜感激。 1.宇宙的本质是什么？宇宙万物及我们人类存在于广阔无艮的宇宙之中，我们大多数人也许不会去思考的一些问题—宇宙为什么能存在？为什么会有宇宙？其实中外古今有许多人是对这个问题进行过探讨，如我国的盘古开天辟地，轻清上浮为天，重浊下沉为地，天地间隔随时间不断加大，女娲抟土而造人的理论。西方的上帝创造宇宙，再创造了一个男人亚当，用亚当一根肋骨创造出第一个女人夏娃的理论。当然还有其他创世神创世等各种学说。这些学说我们先不要妄言其一定是谬的，可是都有一个共同的不解之处，那就是创世神是存在于哪里，创世神所在那个世界又是怎么来的？如果不能解释这个问题，那这些理论就不是成熟的理论了。现在有一个理论认为宇宙是起源于一次大爆炸，宇宙是从一个几乎无限小的奇点大爆炸而产生的，这就是著名的宇宙大爆炸起源理论。1929年，美国天文学家哈勃通过观测遥远星系的红移提出星系的红移量和星系的距离成正比的哈勃定理，并推导出星系都在远离的宇宙膨胀学说。大爆炸宇宙论是一种观测证据最多，最获公认的现代宇宙理论。大爆炸宇宙论很好地解释了为什么会有宇宙，但还有一个问题不能解释，那就是宇宙为什么能存在？宇宙万物得以存在如果没有任何依据，难道不是一件不可思议的事情吗？因此我认为一定会存在一种与构成宇宙的要素属性相反，能相互抵销的要素。我们把构成宇宙一切物质和能量的要素称为原力，把我们所在的宇宙定义为正宇宙，那么与原力相反属性的反原力构成的宇宙就是反宇宙。原力是构成物质和能量的最基本单位，所以不管物质粒子结构多么复杂，原力却是最简单、最单纯的，它没有内部结构，因为如果有内部结构就不能算是基本单位了。因此既使最多量的原力都能集合于无限小的空间之内，是构成宇宙一切的唯一素材。值得一提的是，原力不是力，但宇宙一切运动因它而起，故称之原力。因此，我认为宇宙的本质是虚无的，可以用0=（+X+(-X表示，+X表示宇宙正原力总量，-X表示反宇宙反原力总量。正反原力在理论上可以抵销湮灭，正原力和反原力绝对一样多。其实古人们对于宇宙虚无本质早有论述，周易中说：“无极生太极，太极生两仪”，就是说虚无诞生无限多，无限多有

论述明物质与暗物质

论述明物质与暗物质 论述明物质与暗物质 物理学中将物质分为明物质与暗物质，其中明物质是人们能够观察到的物质，暗物质是人们不能利用、不能观察的物质，人们一定会问，既然是物质，为什么会存在人们观察不到的物质，会有暗物质存在，对暗物质说到底它是什么物质，它是由什么物质组成的，为什么不能让人们看到，暗物质存在到什么空间里了，如何才能找到暗物质，暗物质与明物质间能不能相互转化，如果能转化，能不能将明物质突然转化为暗物质，让人们看不到这个物体，或者是将暗物质突然转化为明物质，让人们看一看等等。 如果有哪一位科学家能够将明物质突然转化为暗物质，让这种物质进入人们所说的“另一个空间”，或者是将暗物质突然转化为明物质，让这种物质从人们所说的“另一个空间”中回来，在这个世界上可真是一件新闻，随着人们科学技术的完善，这一天总会到来。 对明物质与暗物质的认识，可以这样认为，明物质与暗物质都是由分子原子组成的，这一句话相信的人非常少，因为人们会提出这样的疑问，既然明物质与暗物质都是由分子原子组成的，为什么它们的物质特性会有这么大的差别，明物质可以被人们利用和观察，而暗物质却不能被人们利用和观察，是的，物质到底是明物质，还是暗物质，并不是取决于这种物质本身是由什么内容组成的，而是取决于物质与环境相互作用的光子信息能量，如果物质与环境相互作用光子信息能量，这种物质就能够被人们利用和观察，它就是明物质；如果这种物质不能与环境相互作用光子信息的能量，这种物质就是暗物质，所以说无论是暗物质还是明物质，都可以说成是由分子原子组成的，它是由于光子信息团构成的。 人们又会问一个常规问题，在什么时候是明物质，在什么时候是暗物质，这里可以说是有长期暗物质，有短期暗物质，也可以说成是有绝对暗物质与相对暗物质，事实上绝对暗物质，或者说真正的暗物质是不存在的，绝大多数是相对暗物质。 我们前面已经说过，物质是不是暗物质，是不是存在，并不是决定于它本身的构成，而是决定于它与环境相互作用光子信息的能量强度，如果它作用的光子信息能量强度比较大，达到人们观察利用的灵敏度，它就是明物质，相反，如果它与环境作用的光子信息能量强度特别小，达不到人们观察利用的灵敏度，它就是暗物质，所以如果环境中一个光子都没有，或者说环境中没有一个光子通过个区域，物质就是存在，物质也不能与环境作用光子信息，物质就不能表现自我，可以说物质就不能存在，物质就是暗物质

暗物质暗能量的理论研究和实验预研

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

空间观测暗物质粒子

空间观测暗物质粒子 文/毕效军常进余超洋 导语：暗物质在整个宇宙中所占的组分大约是22%，是研究宇宙中大尺度结构形成过程中必不可少的成分。据天文观测，暗物质应由非重子的冷暗物质构成，较为流行的暗物质候选者是弱相互作用重粒子(WIMP)，由此建立的WIMP暗物质模型得到广泛的关注。为了解析暗物质的本质，目前，科学家主要采用三种方法探测暗物质粒子，且取得众多进展。未来十年，将是暗物质探测的黄金时代。 一、暗物质发现的历史 自从牛顿发现了万有引力定律以来，人们就一直尝试用引力理论来解释各种天体的运动规律，在这个过程中，暗物质的概念很早就开始形成了。比如，对于天王星运动异常的解释导致法国天文学家U.Le Verrier和英国天文学家John Couch Adams猜测到海王星的存在，并最终于1846年由Galle发现了海王星。由行星运动异常从而猜测到另外一颗未发现的行星的存在非常类似今天我们关于暗物质的认识。目前从星系到宇宙学尺度的观测都发现可观测物体运动的异常现象，这表明可能存在我们还没有“看见”的物质，既暗物质，它们通过引力效应影响了可见物体的运动。 现代意义下的暗物质概念最早是由瑞士天文学家Fritz Zwicky提出的。1933年Fritz Zwicky研究后发星系团中星系运动的速度弥散，他根据所测得的星系速度弥散并应用维理定理得到了后发星系团的质光比，发现其比太阳的质光比要大400倍左右。今天，天文学家有许多办法可以测定星系团的质量，如通过弱引力透镜效应，通过团内热气体的X射线发射轮廓以及通过径向速度分布等。上个世纪七十年代，美国天文学家Vera Rebin在对旋涡星系的详细观测中，使得“暗

反粒子

反粒子 摘要 所有的粒子，都有与其质量、寿命、自旋、同位旋相同，但电荷、重子数、轻子数、奇异数等量子数异号的粒子存在，称为该种粒子的反粒子。 基本介绍 antiparticle在原子核以下层次的物质的单独形态以及轻子和光子，统称粒子。在历史上，有些粒子曾被称为基本粒子。 所有的粒子，都有与其质量、寿命、自旋、同位旋相同，但电荷、重子数、轻子数、奇异数等量子数异号的粒子存在，称为该种粒子的反粒子。除了某些中性玻色子外，粒子与反粒子是两种不同的粒子。 一切粒子均有其相应的反粒子，如电子e-的反粒子是正电子e+，质子p的反粒子是反质子，中子n的反粒子是反中子，1959年王淦昌领导的小组发现的反西格码负超子是Σ-的反粒子。有些粒子的反粒子就是它自己。如γ光子、π0介子和η介子。一些中性玻色子如光子、π0介子等，其反粒子就是它们自己。 迄今，已经发现了几乎所有相对于强作用来说是比较稳定的粒子的反粒子。如果反粒子按照通常粒子那样结合起来就形成了反原子。由反原子构成的物质就是反物质。 发现过程 反粒子最早是1928年P.A.M.狄拉克理论上预言正电子而提出的，1932年被C.D.安德森实验发现而证实；1956年美国物理学家张伯伦在劳伦斯-伯克利国家实验室发现了反质子，他用玻璃管中的被粒子加速器加速过的高能粒子对相撞，发现在突然间成对出现了几道轨迹，又在短时间内相撞而互相泯灭，这是人们第一次直接观测到反粒子。进一步的研究发现，狄拉克的空穴理论对玻色子不适用，因而不能解释所有的粒子和反粒子。根据量子场论，粒子被看作是场的激发态，而反粒子就是这种激发态对应的复共轭激发态。 正反粒子是从场论的观点来认识的，场的激发态表现为粒子，与之对应，场的复共轭激发态表现为反粒子。当γ光子的能量大于某种粒子静能的两倍，在一定的条件下就可以产生正反粒子对；反之，正反粒子相遇可湮灭并产生两个光子或 3 个光子，遵从质量-能量守恒和动量守恒。

暗物质不存在

暗物质不存在 扑朔迷离的暗物质 地球距离太阳1.5亿千米，以每秒29.78千米的速度公转，闱绕太阳转一圈是1年；而距离太阳14亿千米的土足绕太阳一周则是30年，公转速度只有每秒6.81千米；海王星和冥王星转一圈竟是100多年，绕太阳旋转更慢。可见星球距离星系中心越近，所受引力越大，转动速度越快。 人造地球卫星围绕地球转动也是这样。这是太阳系里的情况。那么亿万颗恒星组成的庞大的星系也应该是这样吧？科学家的确是这么认为的，因为星系中所有的恒星都在围绕着星系的中心旋转，越靠星系边缘的恒星受到的引力也是越小，肯定是靠近中心的恒星旋转速度最快，越靠外缘，旋转越慢。 可是观测结果却和人们的想法截然相反！星系最边缘的恒星并没有落后，而是比预料中的速度要快得多，若根据牛顿引力定律，这样的速度会让边缘的恒星从星系中飞出去，可这样的情况并没有发生.好像有一种我们看不见的无形的物质把这些恒星抓在一起，防止它们各自飞散。 另外，爱因斯坦告诉我们，光线在经过大质量天体附近时会弯曲，由于这一点，在地球上的我们看过去，很可能一颗星星就变成了许多星星，星星会出现许多虚像，星星的亮度也会增大许多，这就是广义相对论所预言的引力透镜效应，就像引力场具有凸透镜的聚焦作用，可以把一颗星发出的光收拢和聚集。现实确实如爱因斯坦所言，只是所观察到的引力透镜效应有时却出奇地强大，好像光线经过了质量非常大的天体周围，被弯曲得很厉害。可实际上天文观测却没有发现那个质量巨大的天体。 以上种种现象引发了科学家们的苦苦思索，为了解释这些现象，科学家推测星系中的恒星是埋没在我们看不见的冷暗物质中，就像太阳被球形光晕包围着一样，只是这种暗物质晕我们还无法探测。也许是暗物质提供了额外的引力，保证了边缘恒星的快速旋转，引发了光线产生较大的弯曲。 自此以后，人们开始忙于研究和寻找暗物质，但是自1933年暗物质被提出以来，经过了这么多年的研究，暗物质还是那么不可捉摸。人们通过各种类型的望远镜虽然观测到了许多原本没有发现的物质，但这些物质的质量显然太小，并不是科学家们所描述的弥漫于宇宙空间、支配星系运转的暗物质。而且暗物质的假设有很多漏洞，首先，暗物质到底是由什么粒子组成的，科学家想像不出来，这种物质没有体积，没有压强，难以捉摸。粒子物理学推延到各种极端情况下，会描述出极端条件下的许多奇异粒子，但在这些奇异粒子中也无法找到能够组成暗物质的什么粒子，可以说探测暗物质粒子的所有实验都没有成功过。对于暗物质还没有任何实际的对应粒子，它只是用来解释宇宙中的一些现象时引入的概念。 暗物质到底存不存在？如果寻找和研究的都是不存在的物质，岂不是很徒劳？如果不引入暗物质，能否通过别的途径解释所观测到的宇宙中的现象吗？一些科学家于是把目光聚焦在引力理论的调整上：也许我们对引力的理解有误，牛顿引力理论和爱因斯坦的广义相对论需要一个更适用的引力理论来替代。 牛顿第二定律有局限 牛顿第二运动定律认为，质量一定的物体所产生的加速度与所受的力成正比，这个定律

《“悟空”探“妖”》阅读练习及答案

（三）现代文阅读（10 分） “悟空”探“妖” ①2015 年 12 月 17 日 8 时 12 分，“悟空”在酒泉卫星发射中心升空。它是一只非常勤奋的“猴子”，每天要绕地球飞行 15 圈，从不偷懒。 ②“悟空”是我国第一颗主要用来探测暗物质的人造卫星。其实，它就是一台空间望远镜，担负着寻找暗物质粒子、研究暗物质特性及其空间分布规律等任务。 ③一般人听到“暗物质”会一脸茫然：这是什么“妖魔鬼怪”？为什么要寻找它？顾名思义，暗物质就是通过人眼和其他设备看不到的物质。天文学家在长期的观测研究中发现：许多星系中存在额外的、看不见的引力源，宇宙的总质量其实远远大于已知物质的总质量。他们据此推测，宇宙中应该还存在着一种“暗物质”。我们已知的各种物质基本上都要受电磁力的影响，要么吸收光，要么反射光，要么就自己发光；但暗物质不与光波发生作用，它对电磁力无动于衷，所以我们无法看到它。 ④半个多世纪过去了，对暗物质的研究依然不明朗。目前，能够确定的是，宇宙总能量的 26.8%由暗物质贡献，普通物质只占 4.9%，暗物质的能量是普通物质的 5 倍以上。有这样隐形的庞然大物存在于宇宙中，却又看不见摸不着，这的确让科学家心痒难耐。而且，暗物质与我们人类的生存息息相关。科学家发现，所有发光物质提供的引力无法抵消星系内旋转时产生的离心力，因此推测，是暗物质在提供额外引力，以阻止星系解体。也就是说，没有暗物质就没有星系，也就没有人类。而且，作为一种全新的、未知的粒子，暗物质很有可能开创前所未有的应用空间。 ⑤那么，怎样才能找到传说中的暗物质呢？“悟空”的任务，就是上天捕捉暗物质粒子碰撞湮灭时产生的高能电子。简单地说，“悟空”在观测中如果突然发现某一速度的电子射线数量变多了，但这又无法用现有理论来解释，那么这些电子射线很．有．可．能．是暗物质湮灭时产生的。 ⑥全世界各国的科学家都希望能够第一个观测到这部分电子射线，从而获取暗物质存在 的证据。除“悟空”外，目前世界上用以探测暗物质的设备，还有国际空间站的阿尔法磁谱仪和美国宇航局的费米空间望远镜。而中国的“悟空”，是迄今为止观测范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。 ⑦2017 年末，“悟空”工程团队在世界权威科学杂志《自然》上发表论文，宣布获得了世界上最精确的高能电子宇宙射线能谱，该能谱将有助于发现暗物质存在的蛛丝马迹。接下来的 2018 年，我们希望“悟空”不负众望，用火眼金睛找到更多线索，早日探到“妖”的真容。 （取材于程醉的同名文章） 15．根据原文内容，下列理解和分析，不正确的一项是（3 分） A．“悟空”主要用来寻找暗物质粒子、研究暗物质特性及其空间分布规律。 B．暗物质不受电磁力的影响，所以不能通过人眼和其他设备看到。 C．“悟空”可以通过捕捉到的宇宙中的高能电子来探寻暗物质的踪迹。 D．与其他探测器相比，“悟空”性能更加杰出，已率先发现暗物质。 16．下列对文章写作特点的分析，不正确的一项是（3 分） A．全文按照时间顺序说明了“悟空”的任务、暗物质的特性、“悟空”探寻暗物质的方式及成果。 B．“悟空”是一颗人造卫星，“妖”指暗物质，以“‘悟空’探‘妖’”为题，生动形象，吸引读者。 C．选文第③段连用两个设问句，加强语气，引出对“悟空”探“妖”方式的具体说明。 D．选文第⑤段中加点词语“很有可能”表明探寻暗物质前景不容乐观，语言表达既准确又含蓄。 17．选文第④段中画线句子运用了哪些说明方法？有什么作用？（4 分） 目前，能够确定的是，宇宙总能量的 26.8%由暗物质贡献，普通物质只占 4.9%，暗物质的能量是普通物质的 5 倍以上。 （三）现代文阅读（10 分） 15．D 16． A（逻辑顺序） 17．列数字、作比较。准确说明了暗物质在宇宙中的比重以及和普通物质在宇宙中的多少、能量上的大小悬殊与差距，从而让读者对暗物质对有了清楚的了解。

天文学中的暗物质和暗能量问题之由来和困惑_图文(精)

天文学中的暗物质和暗能量问题之由来和困惑武向平? (中国科学院国家天文台 北京 100012 2015-05-19收到 ?email :wxp@https://www.sodocs.net/doc/2715108846.html, DOI :10.7693/wl20150610 1宇宙起源

今天的宇宙学研究早已经冲破了“九重天” 的空间尺度和“七天创世纪”的宗教信仰,21世纪的宇宙学已经是最精密的自然科学之一。 为现代宇宙学研究带来革命性进展的天文学家无疑是哈勃,他在1929年发现了银河系周围星系的退行速度与其相距银河系之距离成正比。此观测事实给了后来的物理学家伽莫夫以启示:既然所有的星系都彼此相互远离,那么若沿着时间的长河逆向追溯,它们就必将在有限的时间里汇聚在一起;反之,若沿着时间发展的箭头,宇宙则就像发生过一次爆炸一样,从致密高温的状态膨胀散开。1948年,伽莫夫成功地预言了宇宙大爆炸的“火球”膨胀至今遗留下的温度应为50K (1956年修正为6K,并锁定在微波波段。而在1965年,两位Bell 实验室的工程师Penzias 和 Wilson 无意间得到了震惊世界的发现,尽管他们当时并未意识到所获得的与方向无关的天空噪声就是宇宙大爆炸的遗迹。虽然星系的退行和大爆炸火球的发现及其高度的各向同性,的确给宇宙大爆炸学说奠定了最坚实的观测基础,但人们很快就意识到,一个高度各向同性的大爆炸火球并不是人们所期望的。今天,浩瀚的宇宙中充满了以星系为基本单元的成员,它们并非均匀地分布于宇宙空间中,而是形成了有规则的结构:既有成千上万星系组成的“长城”,也有空空如也的“空洞”。一个过于均匀的大爆炸火球作为“种子”是无法形成我们今天所看到的有结构之宇宙。所以,大爆炸的遗迹(今天称之为宇宙微波背景辐射被发现后,人们就一直致力于寻找它上面是否存在不均匀的成分。终于,1992年由George Smoot 领导的一个小组借助于COBE 卫星发现了大爆炸火球上的十万分之一的温度起伏,且这些起伏正是人们期望看到的造就今天宇宙万物的“种子”!随后,诸多宇宙微波背景辐射探测卫星如WMAP 和PLANCK 以及南极的大量天文 实 科学家沙龙

第二章《世界统一于物质》习题集

第二章世界统一于物质 四、简答题（每题8分。） 1、简述辩证唯物主义的运动观。 运动是物质的存在形式。物质作为客观实在是通过运动表现出来的，并通过运动分化出不同的具体物质形态而为人们所认识。运动是物质本身所固有的属性，物质运动是由其自身的矛盾所决定的。 肯定运动是物质的固有属性，并不否认在绝对的运动中存在着某种相对静止状态。相对静止和绝对运动有其内在的一致性，相对静止不是不运动，而是运动的一种特殊状态、特殊表现。 2、简述辩证唯物主义的时空现。 (1)时间、空间的定义。时间、空间是与物质运动不可分割的两个概念。在对时间、空间的认识上，也一直存在唯物主义与唯心主义、辩证法与形而上学的斗争，这种斗争首先表现在时间、空间的定义上。辩证唯物主义认为，时间和空间就是物质运动的存在形式。时间是物质运动过程的持续性和顺序性，它的特点是一维性或不可逆性，亦即时间只能沿着过去、现在、将来的方向进行。空间是运动着的物质的广延性，表示物体的体积、形态、位置和排列次序等等。空间的特点是三维性，即任何物体都有长、宽、高三个方向。 (2)时空与物质运动的关系。时间、空间和物质运动不可分割。一方面，运动的物质离不开时间和空间，任何事物、现象及其运动变化，都要经历时间和空间的变化。离开了时间和空间的物质运动既无法存在也无法理解；另一方面，时间和空间也不能离开运动着的物质，

时间和空间是以运动着的物质为其实在内容的，是随着物质运动的变化而变化的，如同没有离开时间、空间的物质一样，也没有离开物质的时间和空间，它们是不可分割的。 3、简述人类社会的物质性。 (1)发现人类社会的物质性是马克思主义哲学的重大贡献。在马克思主义哲学产生之前，唯物主义者对人类社会的认识都是唯心主义的。这一方面是因为社会历史条件的局限；另一方面是因为人类社会是个特殊的“客观实在”，它的存在状况要比自然现象复杂得多。自然现象都是无目的的“自然力量”相互作用的结果，没有人的行为的参与。社会现象都是同人相关的，人是社会活动的主体，而人的活动都是有目的、有意识的。这一特殊性使人们误认为精神、意识人类社会发展的根本原因和动力，是社会发展的决定因素。 马克思主义哲学之所以能够发现人类社会的物质性，创立历史唯物主义，根本的原因是把科学的实践观引入历史观，从而发现劳动是人和人类社会产生的决定性环节。而全部社会生活在本质上是实践的。 (2)人类社会物质性的特殊标志就是生产方式所体现的物质性。物质生产是社会历史的发源地，物质生产包括生活资料的生产和生产资料的生产。生产方式就是指劳动者和劳动资料即生产资料的相结合的特殊方式，是生产力和生产关系的统一。生产方式构成了人类社会发展的决定力量：生产方式是人类社会赖以存在的基础；生产方式决定着社会的结构和性质；生产方式决定着社会形态的更替。生产方式集中体现了人类社会的物质性。人类社会的物质性标志着社会与自然

宇宙中的暗物质和暗能量

课程论文 (科研训练、毕业设计) 题目：宇宙中的暗物质和暗能量 姓名：xxxxxxx 学院：化学化工学院 系：化学 专业：化学 年级：大一 学号：xxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxx

宇宙中的暗物质和暗能量 摘要文章对暗物质粒子的候选者和宇宙中暗能量的研究现状作一简单介绍. 关键词暗物质,暗能量,粒子宇宙学 正文2003 年,W ilkinson 微波背景各向异性探测器(WMAP) 、Sloan数字巡天( SDSS)和最近的超新星( SN)等天文观测以其对宇宙学参数的精确测量,进一步强有力地支持了大爆炸宇宙学模型. 这在人类探索宇宙奥秘和物质基本结构的道路上无疑是一个光辉的成就. WMAP的结果告诉我们,宇宙中普通物质只占4% , 23%的物质为非重子暗物质, 73%是暗能量, SDSS也给出类似的结果. 从物质基本结构的观点出发,普通的物质,如树木、桌子以及我们人类本身,是由分子、原子构成. 然而分子、原子不是最基本的,目前已知的基本粒子是由粒子物理标准模型所描述的夸克和轻子以及传递相互作用的规范玻色子. 什么是暗物质呢? 暗物质是不发光的,但是它有显著的引力效应. 比如,对于一个星系考虑距其中心远处的旋转速度,如果物质存在的区域和光存在的区域是一样的话,由牛顿引力定律可知,距离中心越远,速度应该越小. 可是天文观测事实不是这样的,这就说明当中有看不见的暗物质. 目前各种天文观测和结构形成理论强有力地表明宇宙中有大约三分之一是暗物质. 中微子是一种暗物质粒子, 但WMAP和SDSS的结果说明,它的质量应当非常小,在暗物质中只能占微小的比例,绝大部分应是所谓的冷暗物质. 它们究竟是什么目前还不清楚. 理论物理学家猜测,至少有两个可能性,一个是轴子( ax2ion) ,另一个是中性伴随子( neutralino). 另外还有额外维空间理论中最轻的KK ( Kaluza - Klein)粒子.近年来,为了解决冷暗物质在小尺度上可能的疑难而提出了相互作用暗物质[ 1 ] 、温暗物质等. 轴子是由罗伯特·派切(Roberto Peccei) 和海伦·奎因(Helen Quinn)为解决强相互作用中的电荷共轭-宇称(CP)破坏问题而引进的. 中性伴随子是超对称理论中的最轻的超对称伴随子,它是稳定的,在宇宙演化过程中像微波背景光子一样被遗留下来. 另外,这种暗物质粒子也可由一些超重粒子或宇宙相变过程产生的一些拓扑缺陷(如宇宙弦)衰变而产生[ 2 ] .目前世界各国科学家,例如中国和意大利科学

暗物质与暗能量在现代物理学中的意义

暗物质与暗能量在现代物理学中的意义 《自然杂志》１９卷４期的‘探索物理学难题的科学意义'的９７个悬而未决的难题：２ ８．宇宙中的暗物质是由什么粒子构成的？ 美籍华人著名的物理学家、诺贝尔奖金获得者李政道把“一些物理现象理论上对称，但实验结果不对称”、“暗物质问题、暗能量问题”、"类星体的发能远远超过核能，每个类星体的能量竟然是太阳能量的1015倍"、“夸克禁闭”称为是21世纪科技界所面临的四大难题.“暗物质是笼罩20世纪末和21世纪初现代物理学的最大乌云，它将预示着物理学的又一次革命.” 现代宇宙学观测表明宇宙中存在暗物质和暗能量.但是它们的起源仍然是个谜.我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4%，各种测算方法都证实宇宙的大部分是不可见的.要说宇宙中仅仅就是暗色尘云和死星体是很容易的，但已发现的有力证据说明，事实并非如此.正是对宇宙中未知物质的寻找，使宇宙学家和粒子物理学家开始合作，最有可能的暗物质成分是中微子或其它两种粒子：neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据认为这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来. 杨振宁讲：“所谓暗物质、暗能量就是非常稀奇的事物，这里面我想是可能引出基本物理学中革命性的发展来的…… 假如一个年轻人，他觉得自己一生的目的就是要做革命性的发展的话，他应该去学习天文物理学.” 在新世纪之初，美国国家研究委员会发布研究报告，列出了在新世纪需要解答的11个与宇宙有关的难题，并同时建议美国政府的研究机构加强协调，集中资源为这些难题寻找答案.这份题为《建立夸克与宇宙的联系：新世纪11大科学问题》的报告，是由19位权威物理学家和天文学家联合执笔.科学家们在报告中认为，暗物质和暗能量应该是未来几十年天文学研究的重中之重.“什么是暗物质”和“暗能量的性质是什么”，在报告所列出的11个大问题中分列为第一位和第二位. 李政道教授曾多次指出：“暗物质是笼罩20世纪和21世纪初现代物理学的最大乌云，它将预示着物理学的又一次革命.” 李政道指出：“20世纪初的大问题是太阳能的来源；21世纪初的大问题是暗能量的来源”，“了解暗物质和暗能量，是人类在21世纪科学的大