暗物质暗能量存在的依据.ppt

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1、暗物暗物质、暗能量存在的依据、暗能量存在的依据 Jan Oort弗里茨兹威基最早提出证据并推断暗物质存在的是20世纪30年代荷兰科学家Jan Oort与美国加州理工学院的瑞士天文学家弗里茨兹威基等人。弗里茨兹威基观测螺旋星系旋转速度时，发现星系外侧的旋转速度较牛顿重力预期的快，故推测必有数量庞大的质能拉住星系外侧组成，使其不致因过大的离心力而脱离星系螺旋星系 由此，科学家推断，螺旋星系中心必有神秘物质的存在，并命名为暗物质。物质：4.9%暗物质：26.8%，暗能量：68.3%（质能等价）探索暗物质探索暗物质 暗物暗物质是指那些自身不发射电磁辐射，也不与电磁波相互作用的一种物质。人们目前只能通过

2、引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。1915年，爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。他认为:宇宙是有限封闭的。如果是这样，宇宙中物质的平均密度必须达到 。但是，迄今可观测到的宇宙的密度，却比这个值小100倍。大约65年前，第一次发现了暗物质存在的证据。当时，弗里兹扎维奇发现，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上，否则星系团根本无法束缚住这些星系。2006年，美国天文学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E 0657-56进行观测，无意间

3、观测到星系碰撞的过程，星系团碰撞威力之猛，使得黑暗物质与正常物质分开，因此发现了暗物质存在的直接证据。暗物质的发现史 暗能量的发现史宇宙大爆炸理论随着时间的推移，宇宙的膨胀速度将因为物质之间的引力作用而逐渐减慢。也就是说，距离地球相对遥远的星系，其膨胀速度应该比那些近的星系慢一些。1998年，美国加州大学伯克利分校高级科学家索尔皮尔姆特以及澳大利亚国立大学布赖恩施密特分别领导的两个小组，通过观测发现，那些遥远的星系正在以越来越快的速度远离我们宇宙是在加速膨胀。科学家们将这种与引力相反的斥力来源，称为“暗能量”。暗物暗物质的的组成成历史上，人们依照其运动的速率将可能的暗物质分为三个大类冷暗物质冷

4、暗物质：在古典速度下运动的物质。温暗物质温暗物质：粒子运动速度足以产生相对论效应。热暗物质热暗物质：粒子速度接近光速。暗物质一些理论解释替代理论：暗物质是目前在解释各种星系及星系团观测结果上最热门的理论重力理论修正：解释星系自转曲线等问题量子重力：企图统一重力以及量子力学的理论典型的螺旋星系自转曲线：预测的（A）和观测的（B）暗能量的组成及理论模型1998年年控控测了宇宙微波背景（了宇宙微波背景（CMB）下）下扰动的大量的大量样本本从各个方向袭击地球的持续的电磁声波，他们认为遥远的声音是大爆炸之后的遗留辐射，得出的结论是：“宇宙常数”不等于0，可能的暗能量在整个宇宙中所占比例还很大宇宙微波背景

5、宇宙微波背景辐射射图像像（恰普雷金）气体模型（恰普雷金）气体模型图示为宇宙中“暗物质”第一个大规模分布图的部分内容，是利用在“哈勃太空望远镜”迄今最大的一次勘测活动中获得的图像做成的。暗暗物物质分分布布图那么，暗物那么，暗物质到底是什么呢？到底是什么呢？几种暗物质的探索 NO.1 晕族大质量致密天体（MACHOS），又名大质量致密晕天体自19 90年来,MA C H O、E RO S 和 O G L E等合作组分别对 MA C H O 进行 了 观测,确 认 了银晕 中MAC H O 的存在,其质 量 在 0.1一1.2倍的 太 阳质量 之 间,占银晕总质量 的30一50%.NO.2 WIMP

6、(大质量弱相互作用粒子)的寻找1985年以来年以来,大大质量弱相互作用粒子的量弱相互作用粒子的观测研究逐研究逐渐成成为非加速器物理最非加速器物理最热门的的课题之一其探之一其探测方法二方法二,即即 间接法接法 和直接和直接 法法.(l)间接法接法大大质量弱相互作用粒子被太阳、地球或量弱相互作用粒子被太阳、地球或银晕俘俘获,湮湮 灭产生次生次级粒子。粒子。间接探接探测法法 即是通即是通过探探测次次级粒子来确粒子来确 认大大质量弱相互作用粒子。量弱相互作用粒子。(2)直接法直接法此法是此法是 通通 过探探测大大质量弱相互作用粒子与靶核量弱相互作用粒子与靶核弹性性(非非弹性性)散射信号直接探散射信号直

7、接探测大大质量弱相互作用粒子量弱相互作用粒子.NO.3 轴子的探测 轴子,是 为解决强作用中CP破坏而引人 的粒子,可能产生于宇宙早期。轴子 的质量 很 小,在 10-6eV一10-3eV之 间,寻找它 的实验很困难.通常的实验 方 法 是借助 于轴子 在 强磁 场中转化 为射线,通 过 此下射线在谐振腔 中产生的共振或与激光产生 的相 干效应来确 认轴子.已进行的实验 均 未 找 到轴子.较 大规 模 的实验(如L LN L）和 日本（To kyo)还 在 进行,人们期待着他们的结果。现状与展望状与展望目前国目前国际上暗物上暗物质探探测的的实验研究正研究正处在在蓬勃蓬勃发展的展的阶段段,未未

8、来来10 年将是暗物年将是暗物质探探测的黄金的黄金时代代。国国际上，美欧日等都上，美欧日等都将暗物将暗物质探探测列列为21 世世纪重大科学研究的重大科学研究的重点，国内在最近中重点，国内在最近中科院科院2050 创新新规划路划路线图中，将暗物中，将暗物质课题列列为科学前沿科学前沿问题的第一位。的第一位。中国中国锦屏地下屏地下实验室室我们的观点毫无疑问，我们认为暗物质、暗能量是存在的，并认为它是人类窥视宇宙深处的窗口随着人类对暗物质和暗能量认识的不断深化,甚至有可能改变我们对宇宙的根本看法,在不远的未来，很可能形成新的理论体系。我们坚信：随着暗物质、暗能量的发现,一方面将推动物理学定律研究自宏观到微观之后进入宇观,另一方面,必将推动物理学酝酿形成第五次大突破。霍金说过“如果我们确实发现了一套完整的理论,它应该在一般的原理上及时让所有人(而不仅仅是少数科学家)所理解。暗物暗物质的影响与意的影响与意义此外，此外，弄清暗物弄清暗物质、暗能量的本、暗能量的本质,弄清它如何左弄清它如何左右宇宙的命运右宇宙的命运,确是一个当代确是一个当代难题。科学科学认识论告告诉我我们,一个重大的科学一个重大的科学发现必然会引起知必然会引起知识框架框架的重构、理的重构、理论体系的深化及体系的深化及实验观察手段的改察手段的改进,这样这样，我我们们就可以不断就可以不断发现未知的世界未知的世界！谢谢！