云 南 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) , 2006, 28(4) :316~318CN 53-1045/N ISSN 0258-7971 Journal of Yunnan University

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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 0

U 0e, B (q 2, 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 :O 572. 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

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 .