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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。
什么是暗物质和暗能量它们如何影响宇宙演化关键信息项：1、暗物质的定义和性质2、暗能量的定义和性质3、暗物质对宇宙演化的影响4、暗能量对宇宙演化的影响5、目前对暗物质和暗能量的研究方法和进展6、未来对暗物质和暗能量研究的展望11 暗物质的定义和性质暗物质是一种假设存在于宇宙中的物质形式，它不与电磁辐射相互作用，因此无法通过电磁波直接观测到。
然而，通过其对可见物质的引力效应，科学家们推断出了暗物质的存在。
111 暗物质的组成成分至今尚未完全确定，但理论上认为它可能由一些尚未被发现的基本粒子构成。
112 暗物质具有质量，并且其质量在宇宙中所占的比例远远高于可见物质。
12 暗能量的定义和性质暗能量是一种驱动宇宙加速膨胀的神秘力量。
与暗物质不同，暗能量并非物质，而是一种能量形式。
121 暗能量的本质仍然是现代物理学和宇宙学中最大的谜题之一。
122 其性质表现为具有负压，能够产生排斥性的引力效应。
21 暗物质对宇宙演化的影响暗物质在宇宙的结构形成和演化中起着关键作用。
211 它通过引力作用吸引普通物质，促进星系和星系团的形成和聚集。
212 在早期宇宙中，暗物质的分布不均匀性为星系的形成提供了种子。
213 暗物质的存在影响了星系的旋转曲线和星系团内的物质分布。
22 暗能量对宇宙演化的影响暗能量的存在导致宇宙加速膨胀。
221 在宇宙演化的后期，暗能量的影响逐渐占据主导地位，使得星系之间的距离不断增大。
222 暗能量的强度和演化方式对宇宙的未来命运有着决定性的影响。
31 目前对暗物质和暗能量的研究方法和进展311 科学家们通过多种观测手段来研究暗物质和暗能量，如引力透镜效应、星系团的观测、宇宙微波背景辐射的测量等。
312 大型地面和空间望远镜的建设为研究提供了更精确的数据。
313 粒子物理实验也在努力寻找可能构成暗物质的候选粒子。
32 未来对暗物质和暗能量研究的展望321 随着技术的不断进步和新的理论模型的提出，对暗物质和暗能量的研究有望取得重大突破。
宇宙揭秘;太空探险的七大未解之谜宇宙揭秘：太空探险的七大未解之谜自人类第一次仰望星空以来，对于宇宙的探索和了解一直是人类的梦想。
随着科学技术的进步，我们已经取得了许多关于宇宙的重大突破，但仍有许多未解之谜等待我们去解答。
本文将揭示太空探险中的七大未解之谜。
1. 黑暗物质和黑暗能量：黑暗物质和黑暗能量构成了宇宙中绝大部分的能量和物质，然而，我们对它们的本质和性质知之甚少。
它们不与光相互作用，无法直接观测到，但通过测量星系旋转和宇宙加速膨胀的速度，我们发现它们的存在。
2. 宇宙暴涨：宇宙暴涨理论认为，在大爆炸之后的极短时间内，宇宙经历了迅速膨胀的过程。
尽管该理论解释了宇宙的一些特性，但我们对于宇宙暴涨的起因和机制仍知之甚少。
3. 暗能量：暗能量是导致宇宙加速膨胀的原因。
然而，我们对于暗能量的本质和作用机制一无所知。
暗能量是否稳定？它将如何影响宇宙的未来？4. 太空中的生命：地球上的生命起源于何处？在宇宙的其他角落是否存在生命？这是一个古老而令人着迷的问题。
虽然我们已经发现了一些可能存在生命的迹象，但尚未找到确凿的证据。
5. 引力波：引力波是爱因斯坦广义相对论的预测之一，它们是由质量和能量引起的时空弯曲产生的波动。
2015年，科学家首次探测到引力波，这是一项重大突破。
然而，对于引力波的起源和性质还有很多未解之谜。
6. 暗物质的粒子性质：虽然我们知道暗物质构成了宇宙中的大部分物质，但我们对它的粒子性质知之甚少。
暗物质是否由一种或多种粒子组成？如果是，我们是否能够通过实验来探测到它们？7. 宇宙的终极命运：宇宙将以何种方式结束？会是一个大冲撞、再次收缩还是永恒膨胀？这个问题一直困扰着科学家和天文学家们，尽管目前的观测数据显示宇宙正在加速膨胀，但仍有许多未解之谜等待我们去解答。
虽然我们对于宇宙的了解越来越深入，但仍然有许多未解之谜等待我们去揭开。
通过不断的探索和研究，相信在未来的某一天，这些未解之谜将被解答，我们将对于宇宙的奥秘有更深刻的认识。
暗物质与宇宙演化：暗物质研究对宇宙起源与未来命运的启示摘要暗物质作为宇宙中占比最大的物质成分，其本质和特性一直是天体物理学和宇宙学研究的热点。
本文将综述暗物质研究的最新进展，探讨其对宇宙起源、结构形成、演化以及未来命运的深刻影响。
通过分析暗物质的引力效应、与其他物质的相互作用以及其在宇宙结构形成中的角色，揭示暗物质在宇宙演化中的重要性。
同时，本文还将展望暗物质研究的未来方向，强调其对完善宇宙模型和揭示宇宙奥秘的潜在贡献。
1. 引言宇宙的浩瀚和神秘一直吸引着人类的探索欲望。
自大爆炸理论提出以来，我们对宇宙的起源和演化有了初步的认识。
然而，观测数据表明，宇宙中存在大量的不可见物质，即暗物质。
暗物质不发射、吸收或反射光，只能通过其引力效应间接探测。
尽管暗物质的本质仍然未知，但其在宇宙中的占比远超普通物质，对宇宙的演化产生了深远影响。
2. 暗物质的证据与特性暗物质存在的证据主要来自于天体物理学和宇宙学的观测。
星系旋转曲线、星系团引力透镜效应、宇宙微波背景辐射等观测数据均表明，宇宙中存在大量的暗物质。
根据目前的观测结果，暗物质占宇宙总质能的约27%，远超普通物质的5%。
暗物质的特性主要包括：•不发光：暗物质不参与电磁相互作用，因此不发光。
•弱相互作用：暗物质可能参与弱相互作用，但与普通物质的相互作用非常微弱。
•冷暗物质：暗物质被认为是“冷”的，即其运动速度远小于光速。
3. 暗物质对宇宙起源的影响暗物质在宇宙早期扮演着重要的角色。
在大爆炸后不久，宇宙处于高温高密的状态，物质和辐射紧密耦合。
随着宇宙膨胀和冷却，暗物质首先脱离辐射，开始在引力作用下聚集。
暗物质的密度涨落逐渐增长，形成引力势阱，吸引普通物质聚集，最终形成星系和星系团等结构。
4. 暗物质对宇宙结构形成的贡献暗物质的引力效应是宇宙结构形成的主要驱动力。
暗物质的密度涨落在宇宙早期形成的引力势阱，吸引普通物质聚集，形成星系、星系团和超星系团等结构。
暗物质的分布决定了宇宙大尺度结构的形态。
暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战主要体现在以下几个方面：暗物质和暗能量的存在及其性质一直是天体物理学和宇宙学中的一个谜题。
尽管通过多种天文观测手段（如微波背景辐射、星系旋转曲线、引力透镜效应等）间接证实了它们的存在，但其具体本质仍然未知[1][7][12]。
例如，暗物质不参与电磁相互作用，因此无法直接探测到，只能通过引力效应来推断其存在[16]。
而暗能量则被认为是导致宇宙加速膨胀的主要原因，但其状态方程参数w的确定仍存在争议暗物质和暗能量的存在颠覆了传统的粒子物理和宇宙学标准模型。
例如，暗能量可能是一种动力学场，而不是静态的能量常数，这需要新的理论框架来解释[8][24]。
此外，暗物质粒子的假设也使得我们对宇宙的基本组成有了新的认识，例如中微子被认为是暗物质的一种候选者[5]。
暗能量和暗物质的研究不仅推动了天文学的发展，还可能引发一场物理学革命。
一些科学家认为，要成功解释宇宙加速膨胀的现象，很可能需要一场基础物理的革命。
例如，有研究提出修改引力理论或引入高阶导数来解决这些问题暗能量和暗物质的研究对于理解宇宙的最终命运至关重要。
暗能量加速膨胀导致超星团以外的结构无法形成，未来是否会停止加速膨胀尚不清楚[10]。
同时，暗物质的存在及其特性对星系和宇宙大尺度结构的形成也有重要影响对于暗物质和暗能量的研究，科学家们提出了多种假设和理论模型。
例如，有研究认为暗能量可能是空间本身的一种属性，随着空间的膨胀而增加。
另外，量子引力和物质时空统一理论有望为这些基本问题提供更深刻的认识总之，暗物质和暗能量对宇宙学理论提出了巨大的挑战，促使科学家们不断探索新的理论和方法以揭示其本质。
这些研究不仅丰富了我们对宇宙的认识，也可能带来一场重大的科学革命暗物质和暗能量的具体性质是什么，它们如何影响宇宙学理论？暗物质和暗能量是现代宇宙学研究中的两个关键概念，它们对理解宇宙的结构和演化具有重要意义。
什么是暗物质它如何影响宇宙当我们仰望星空，璀璨的繁星和浩瀚的银河总是让人心生向往。
然而，在这看似明亮的宇宙中，其实隐藏着一种神秘的存在——暗物质。
它就像一个看不见的“幽灵”，却在默默地影响着整个宇宙的运行和演化。
那么，究竟什么是暗物质呢？简单来说，暗物质是一种我们无法直接观测到的物质，它不与电磁力发生作用，这意味着它既不发射光，也不吸收、反射或散射光，因此我们无法通过常规的光学手段来探测它。
科学家们是通过对星系的旋转曲线、星系团的引力透镜效应以及宇宙微波背景辐射等天文现象的观测和研究，才推断出暗物质的存在。
比如说，当我们观察星系的旋转时，会发现星系边缘的恒星旋转速度比根据可见物质计算出的理论速度要快得多。
如果仅依靠我们能看到的恒星、气体和尘埃等物质所产生的引力，根本无法维持这样的高速旋转。
这就暗示着存在着大量的不可见物质，也就是暗物质，它们提供了额外的引力，使得星系能够保持稳定的结构。
暗物质在宇宙中的分布也非常广泛。
它并非均匀地散布在宇宙空间中，而是在星系和星系团中相对更为集中。
据估计，暗物质约占整个宇宙物质总量的 27%，而我们熟悉的普通物质，如构成恒星、行星和我们人类自身的物质，只占约 5%。
这意味着暗物质在宇宙的构成中扮演着极其重要的角色。
那么，暗物质是如何影响宇宙的呢？首先，暗物质对于星系和星系团的形成和演化起着关键作用。
在宇宙早期，物质分布并不均匀，存在着微小的密度涨落。
在引力的作用下，物质开始聚集。
暗物质由于其强大的引力作用，成为了物质聚集的“种子”。
普通物质会在暗物质的引力“陷阱”中逐渐汇聚，最终形成了星系和星系团。
其次，暗物质影响着宇宙的大尺度结构。
宇宙中的星系并非孤立存在，而是通过丝状和片状结构相互连接，形成了巨大的宇宙网。
暗物质的引力作用塑造了这种大尺度结构的形成和发展。
再者，暗物质对宇宙的膨胀也有着重要的影响。
根据目前的观测和理论研究，宇宙正在加速膨胀。
暗物质的存在和分布对于理解宇宙膨胀的速率和机制至关重要。
暗物质与暗能量摘要本文通过宇宙大爆炸理论引入暗物质与暗能量，并介绍了暗物质和暗能量，列举了目前研究暗物质暗能量的研究模型，简述了暗物质暗能量对宇宙未来发展的影响。
关键词宇宙大爆炸、暗物质、暗能量一、暗能量、暗物质起源宇宙的起源和演化问题一直是科学研究最活跃的领域之一，牛顿提出了无限宇宙模型，爱因斯坦根据相对论的基本原理建立起有限无边的宇宙模型；哈勃定律确证了整个宇宙处于的膨胀状态，伽莫夫和他的同事提出了大爆炸宇宙理论，经过百年的发展人们以普遍接受宇宙大爆炸理论，即认为原始的宇宙是一个奇点，现在的宇宙时空正是从这个奇点爆炸出来的。
宇宙是大约150亿年前由温度极高且密度极大、体积极小的物质迅速膨胀形成，是一个由热到冷，由密到稀不断膨胀的过程，尤如一次规模极其巨大的大爆炸，大爆炸之后的宇宙一直在膨胀着。
但是这个模型遗留了很多问题，如理论上宇宙应该是减速，但实际观察结果却发现实际的宇宙正在加速膨胀，因此提出了暗能量，宇宙在暗能量的推动下进行着膨胀。
暗物质的概念也源于大爆炸理论。
根据大爆炸理论可以推算发生大爆炸所对应的物理能量、以及宇宙间应有的物质总量。
按着这个理论如果宇宙每10亿年膨胀5％一10％的话，那么哈勃望远镜所能够探测到的宇宙的总成份加起来比用以阻止膨胀的临界值的4％还少。
这就是说，宇宙的总成份应是迄今所能观测到的重物质的25倍还多，如果这一理论正确的话，宇宙中还应有90％以上的物质尚未被发现。
除去73％的暗能量外，宇宙中还应存在着大量的暗物质。
【1】通过对球状星系观察螺旋速度证明了其存在，但是迄今为止还未真正的探测到暗物质，目前认为中微子为暗物质的一种二、暗能量、暗物质暗物质是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。
暗物质的密度极小，但是数量非常多。
暗物质无法直接观测到，但它有显著的引力效应，他能干扰星体发出的光波或引力。
暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉到能量形式。
暗物质和暗能量宇宙是一个庞大而神秘的存在，它的起源和构成一直是人类思考探究的对象。
除了宇宙中可见的物质，还存在着我们无法直接观测到的暗物质和暗能量。
这篇文章将探讨暗物质和暗能量在宇宙中的作用及现状。
一、暗物质暗物质指的是和普通物质不同，不会发光、不会与电磁波相互作用，也就是无法直接观测到的一种物质。
暗物质在宇宙中所占比例相当高，约占宇宙总质量的27%左右，远超过我们目前能观测到的物质。
目前，长期以来对暗物质的探测和研究仍在进行之中。
关于暗物质的本质，天文学家们提出了一些假设，其中最为流行的一个是暗物质可能由一些尚未被发现的基本粒子组成。
暗物质在宇宙学中有着重要的作用。
通过计算可以得出，宇宙大爆发后，如果只有可见物质，那么由于引力的作用，它们将会聚集在一起形成一个小球体，而且在宇宙开始膨胀的时候就会坍缩成一个大黑洞。
但事实上，由于暗物质的存在，引力作用比可见物质更强大，暗物质和可见物质互相牵引，稳定地固定在galaxies 中心而不会轻易地凌乱。
二、暗能量暗能量是在1990年代后被提出的概念，它是一种可以解释当前宇宙加速膨胀的力量，暗能量是目前宇宙中最大的能量来源之一，占据了宇宙总能量的约70%。
暗能量本身也是一种磨蹭与电磁波不相互作用的能量，因此无法被直接观测到和探测到。
对于暗能量的起源和本质，现在仍然没有确切的解释。
有一种假设认为暗能量是占据整个宇宙的一个场，这个场对宇宙中的物体产生引力，直接导致宇宙加速膨胀。
三、关于宇宙的命运对于宇宙的未来命运，科学家们保持着低调和谨慎。
但从我们纷繁的研究成果来看，宇宙最终将有两个可能的结果。
一种是“the Big F reeze(大冻结)”，也就是宇宙将会继续扩张，而且由于暗能量的推动，扩张速度会不断地加快。
在这种情况下，宇宙中的恒星会逐渐熄灭，黑洞会逐渐消失，宇宙会变得越来越冷和黑暗。
另一种则是“the Big Crunch(大坍缩)”，也就是如果宇宙中的密度足够高的话，宇宙在未来会开始收缩。
黑暗能量与暗物质黑暗能量与暗物质是现代宇宙学研究中的两个重要概念。
它们虽然有相似的名称，但实际上指代的是两个截然不同的物质。
本文将分别介绍黑暗能量和暗物质的概念、性质以及对宇宙起到的作用。
首先，让我们来了解一下黑暗能量。
黑暗能量是一种推动宇宙加速膨胀的力量，它占据宇宙总能量的约70%。
黑暗能量的存在最早是通过观测宇宙膨胀的加速度得出的。
物理学家认为，宇宙的膨胀应该是减速的，但事实却是加速的。
为了解释这一现象，科学家引入了黑暗能量的概念。
目前对于黑暗能量的性质了解非常有限。
该能量是一种均匀地填满整个宇宙的能量形式，不与物质相互作用，不散播、不吸收和不发射光子。
也就是说，黑暗能量的作用就像是空间中均匀分布的“负压力”，它推动着宇宙加速膨胀。
关于黑暗能量的来源，科学家仍然在探寻中。
一种理论认为，黑暗能量可能是虚空能量的一种表现形式。
虚空能量是宇宙最基本的能量之一，即使在真空中也存在一些微小的能量。
据估计，真空能量的密度非常大，远远超过我们对它的直觉认识。
而黑暗能量可能就是这种虚空能量所产生的，但我们对虚空能量的本质和产生机制知之甚少。
接下来，让我们转向暗物质的概念。
暗物质是宇宙中约占总质量的25%的未知物质。
与黑暗能量不同，暗物质与我们熟知的物质相互作用，但与一般物质不同的是，它不与光发生相互作用，也就是说，暗物质不会吸收、发射或反射光线，因此我们无法直接观测到它。
目前，对暗物质的研究主要依靠它与普通物质之间的引力相互作用进行。
通过观测星系旋转曲线、星系团形成等现象，科学家得出了宇宙中存在暗物质的结论。
暗物质的存在对于解释宇宙的结构形成和星系运动等现象起到了关键作用。
关于暗物质的组成和性质，目前仍然存在着许多猜测和争议。
一种主流的理论认为，暗物质可能是由一种未知的新型粒子构成的。
这些暗物质粒子与普通物质的粒子之间的相互作用非常弱，这也是为什么我们无法直接探测到暗物质的原因之一。
然而，由于暗物质粒子的性质和存在方式仍然是个谜，科学家们正通过实验和理论推断来寻找它的证据。
云南大学学报(自然科学版),2006,28(4):316~318CN53-1045/N ISSN0258-7971 Journal of Yunnan UniversityX暗物质、暗能量对宇宙未来命运的影响焦善庆1,许弟余2,龚自正3(1.西南交通大学理学院物理系,四川成都610031;2.四川职业技术学院物理系,四川遂宁629000;3.西南交通大学理学院物理研究所,四川成都610031)摘要: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0U0e,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0,当/反引力0(压强)大于引力,则宇宙将加速膨胀;当/反引力0小于引力,则宇宙将收缩.关键词:暗物质;中性微子;暗能量;光子热平衡态;反引力;宇宙命运中图分类号:O572.32文献标识码:A文章编号:0258-7971(2006)04-0316-03暗物质是什么?经多年寻找,仍未发现,但人们相信它必然存在,它是形成星系运动的根源[1],与宇宙演化命运密切相关.暗能量是什么?目前仍知之甚少,它能迫使引力与/反引力0间的转变,使宇宙加速膨胀,左右宇宙未来的命运.本文将通过一些实验迹象分析和初步的理论研究,对暗物质、暗能量进行一些分析探讨.1宇宙暗物质有实验证据表明,已发现了1个褐矮星,并找到了更多的大质量天体物质、晕星体(MACHO)的证据,表明银河系中至少有2个有形的暗物质源. (英)R.Olling和M.M errifield对银河系中氢气的测量进而表明,暗物质肯定是按空心球状分布的,发现氢气是处在1个厚层中.这表明暗物质是分布在1个弥漫的晕中,否则,暗物质强大的引力将把氢气压扁成1个薄层.暗物质虽看不到,但它对其它附近物质的影响和作用可以进行检测.普遍观察结果已显示:宇宙中存在大量的非重子暗物质,如轻中微子、轴子、中性微子等.对COBE和ERAS卫星的实验数据进行拟合,最好的结果是采用了含有30%暗物质模型而取得的[1].在寻找大质量致密晕体(MACHO)的工作中,认为超对称中性微子是暗物质的最佳候选者[1],并进一步研制探测这种粒子的新一代低温探测器.在第2届宇宙暗物质讨论会上,伯克利实验室合作组的工作是激动人心的.他们又观测到7个遥远的Ia型超新星,已有11个在分析中.确有可能测定决定宇宙命运的减速参数,确定基本的宇宙参数.对超新星的进一步观测,可以揭开暗物质的本质是什么,它将怎样左右宇宙未来的命运.另外,已实现用引力透镜在大尺度上来测量星系团的总质量,将透镜测得的总质量与常规技术测得的总质量进行比较,有可能搞清暗物质的性质[2].卢瑟福实验室在英国Boulby盐矿井中的一台低本底探测器在寻找暗物质方面获得的结果是[3]:实验初步认定这种丢失的粒子是中性微子,预期质量为10~103GeV之间,在宇宙早期大量形成,后来与普通重子类物质聚集在一起.也可能包含质量为10-5~10-1eV的轴子或现时中微子M e.若中性微子真是构成银河系中的暗物质,它将以v暗=0.001c的特征光速运动[3],并能在与普通原子核碰撞中被观测到,传递的反冲能用电离探测器X收稿日期:2005-12-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(40474033).作者简介:焦善庆(1928-),男,云南人,教授,主要从事理论物理教学和研究.或闪烁探测器,或用低温声子技术来观测.上述研究迹象表明:宇宙暗物质可能就是中性微子,并给出了它与普通核子物质混合后发生相互作用的检测方法.值得指出:近期我们的研究工作与上述实验迹象是一致的.据宇观天体-微观粒子的质量、半径统一计算式,算得中微子的质量m M e,FU 0.32eV [4],算得M e,F 的超对称伴子/中性微子0 U 0e,B 的质量m c U0e,BU 320GeV [5],恰好在实验估计的质标区(10~1000GeV)之间.理论研究与实验迹象并不矛盾.如果在文献[5]给出的公式中,在宇宙暴胀、相变时A i 取中值,即取A i =1012,则得m c U 0e,B=A i m M e=1012@0.32eV =0.32@103GeV =320GeV .(1)根据对撞机实验估计的预测值350GeV,(1)式与之比较接近.在亚夸克层次[6],中性微子 U 0e,B 与普通核子物质混合的机制是U 0e,B (q 2g )CP 破坏超对称M 0e,F (q 1gg)+ l -1F (gg g)+E -1e ( q 1,q 2)重组合M e,F (q 1g g)+l 0F,T ({q 1q 2}g)+ (轻子态 双反轻子态 E 物质)g gg g y b c b cu F ( q 1 b c g )+u F (q 1b c g )+ U 0e,B (q 2g ).(2)(2)式也可以利用中性微子的玻色型反夸克和反轻子/夸克共振态结构系统得到,即[7]U 0e,B (q 2 g )y -23B (q 2 b c )+B +23c (b c g )浮获q 1 q 1对g g 对y -23B (q 2 b c )+M 0e,F (q 1gg )+u +23F (q 1b c g)(玻色型反夸克 反轻子/夸克共振)u F ( q 1 b c g )+u F (q 1b c g)+ U 0e,B (q 2 g ).(3)(2),(3)两式表明 U 0e,B 确可与普通核子物质混合,检测它与核子物质的相互作用,思路合理.关于中性微子在普通核物质中的运动速度,实验估计为V U 0e,BU 0.001c,c 为真空中光速[3].取核子物质(夸克)的质量为m u =5.6MeV.由公式m u c 2=m U 0eB(c c )2,(m U 0e,B=320GeV 为最小值)(4)得 c c =0.004c .(5)(5)式的结果与实验估计0.001c 相近.另外,国际一些大型对撞机也对暗物质的寻找进行了不懈探索.虽然 U 0e ,B 的质标超过了当前的实验范围,但CERN 的LEP 正、负电子对撞机和费米实验室的Tevatron 质子-反质子对撞机已开发了超对称领域的低能端,在CERN 的LEP 机上已排斥了80GeV 以下的超对称区,Teratron 机则排斥到200GeV 以下.CERN 在检验新建的LHCP- P 对撞机的实验中,有发现超对称性的可能.会议结论是[8]:LHC 可以发现超对称性粒子,在350GeV 左右能区可探测到最轻的中性微子;在400GeV 限上发现超对称轻子;在4@103GeV 限上发现超对称夸克和胶子.可见预测值m U 0e,BU 350GeV 与我们的计算值m U0e,BU 320GeV 相近.由于 U 0e,B 很重,对宇宙总质量有举足轻重的影响,一旦宇宙总质量大得过了头,宇宙将发生坍塌.2 暗能量1998年,2个国际科研组的研究发现:宇宙不但在膨胀,而且还在加速膨胀,并引入暗能量概念来解释这种现象.暗能量除具有加速宇宙膨胀的/反引力0特征外,其本质是什么,一无所知.人们引入了暗能量的特征参数W.当W =-1,暗能量/反引力0的效果是1个常数,不随时间变化.当-1<W <0,暗能量/反引力0效果依时而变.当W <-1,英国达特茅斯学院的考德威尔(R.Caldwell)的研究结果认为:宇宙最终将在/暗能量0的作用下/大分裂0.星系群、单个星系、行星系、恒星、行星,,直到原子都将被撕裂,将于220亿年后发生.事实是否如此,尚需更多的超新星爆炸数据加以判定,即将上马的ESSENCE 计划将进一步澄清这一问题.与之相反,斯坦福大学的卡罗希(R.Kallosh)、317第4期 焦善庆等:暗物质、暗能量对宇宙未来命运的影响林德(A.Linde)认为:暗能量最终会由产生/反引力0转变为产生引力,据现有超新星数据,会在180亿年以后,宇宙不是/大分裂0,而是/大坍塌0.正筹划中的SNAP计划,将收集比ESSENCE计划更多的超新星爆炸数据,来判定这一结果.可见,弄清暗物质、暗能量的本质,弄清它如何左右宇宙的命运,确是一个当代难题.若宇宙是光子背景热平衡态与引力束缚态共存的系统,由于超新星爆炸释放的巨大暗能量将使宇宙压力p、温度T急增.压力p增大将起到反抗引力而使宇宙膨胀的效果,因此,p可以类比为/反引力0.若/反引力0(压力)>引力,则宇宙加速膨胀;/反引力0(压力)<引力,则宇宙将坍塌.定义W=F引-p压=F引-F反引.(6)当W=F引-F反引<-1,则F反引(即p压)>F引+1.(7)这时宇宙将加速膨胀.若超新星不断地发生连续爆炸,释放的暗能量将保持(7)式成立,则宇宙将不断加速膨胀下去,宇宙将/大分裂0.当W=F引-F反引=-1,则F反引=F引+1.(8)反引力仍大于引力,但不依时而变,宇宙仍加速膨胀.当-1<W=F引-F反引<0,则F引<F反引.(9)即W的值在-1到0之间,反引力仍大于引力,它的效果随着时间变化.若反引力与引力可发生转换,从反引力大于引力转变为引力比反引力大,即当W=F引-F反引>0,则F引>F反引.(10)这时宇宙将收缩.(7)~(10)式的关系谁正确、谁不对,需靠超新星爆炸数据继续观测决定.若暗能量提供给宇宙光子平衡态的压力(即/反引力0)持续大于引力,则宇宙将持续加速膨胀,直到/大分裂0;若发生/反引力0到小于引力的转折,则宇宙在暗物质强大引力作用下,将发生/大坍塌0.暗物质与暗能量存在某种联系,我们已在/编外0粒子新族系中指出,玻色型无色轻子是现时轻子的超对称伴子.若如此,它发生湮灭可以给光子平衡态提供压力p、温度T剧烈上升.压力(p)上升即相当于/反引力0(F反引)增大,F反引力>F引力,迫使宇宙加速膨胀.宇宙膨胀使背景光子温度T、压力p下降.当温度下降到高于0.4@1016K时,则过程C C U0e,B U0e,B(11)可以发生;若温度低于0.4@1016K,则U0e,BU0e,B C C仍能发生,C C U0e,B U0e,B不能进行.(12)存留在宇宙中的暗物质,中性微子U0e,B及M e,当宇宙背景温度T下降到普通核物质的对应质量m p=1GeV(即T p U1.2@1013K)时与普通核物质发生混合,如(2),(3)2式所示.由于光子热平衡态的优势因T,p下降而受到削弱,/反引力0的作用下降,暗物质使引力束缚态的效应加强,发生了从/反引力0大于引力到/反引力0小于引力的转化,宇宙最终将发生坍塌.参考文献:[1]CER N Courier.P rogress in studies of neutrinos,atomsand gr av itat ion[G]//Reference M aterial on High Ener-gy P hysics of Chinese Academy of Sciences.Beijing:In-stitute of High Energy P hysics,Chinese A cademy ofSciences.1993(4):10-13.[2]CERN Cour ier.Discussion on dar k matter in the un-iv erse[G]//Reference M aterial o n Hig h Energy Physicsof Chinese Academy of Sciences.Beijing:Institute ofHigh Energy Physics,Chinese Academy o f Sciences.1996(4):8-11.[3]CERN Cour ier.Studies on dark matter in Rutherfo rdlaboratory[G]//Reference M ater ial on Hig h Ener gyPhysics of Chinese Academy of Sciences.Beijing:Inst-itute of High Ener gy Physics,Chinese Academy of Sc-iences.1996(6):9-12.[4]焦善庆,杨本立,江光佐,等.多成分宇宙中稳定粒子的质量和半径估算[J].云南大学学报:自然科学版,2001,23(2):119-121.[5]焦善庆,龚自正,许弟余,等.物质的对称性,超对称性与大质量标度[C]//M.M.P.H研究进展.成都:西南交通大学出版社,2006,11(1):198-202.[6]焦善庆,蓝其开.亚夸克理论[M].重庆:重庆出版社,1996.[7]焦善庆,邓力维,龚自正.反轻子/夸克共振的物理机制[J].吉首大学学报:自然科学版,2003,24(4):17-20.(下转第332页)度场的时空演变结构特征[J].云南大学学报:自然科学版,2006,28(2):127-135.[6]严华生,王学仁.多因变量及要素场统计预报[M].北京:气象出版社,1991,100-110.[7]黄嘉佑.气象统计分析与预报方法[M].北京:气象出版社,2000.[8]邓自旺,林振山,尤卫红.子波分析及其在大气科学中的应用方法[J].南京大学学报,1996,32(1):47-50. 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