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。
物理学中的暗能量是什么
物理学中的暗能量是什么物理学中的暗能量是一个引人注目的话题，它是当前宇宙学中一个备受关注的问题。
本文将探讨什么是暗能量，并介绍与其相关的研究进展和理论框架。
一、什么是暗能量？暗能量是物理学中一种被称为宇宙学常数的能量形式。
它以一种特殊的方式作用于宇宙空间，在宇宙大规模结构的形成和宇宙加速膨胀中扮演着重要角色。
暗能量的存在是为了解释宇宙的加速膨胀现象而提出的。
二、暗能量的研究进展暗能量最早是由爱因斯坦提出的，他在相对论理论中引入了一个宇宙学常数来描述宇宙的稳定性。
然而，爱因斯坦的宇宙学常数并未得到观测证据的支持，因此暗能量的研究进展一度停滞。
直到上世纪90年代，随着宇宙学观测的进步，科学家们重新关注起了暗能量。
通过超新星爆炸观测和宇宙微波背景辐射测量等手段，研究人员发现宇宙膨胀的加速度在不断增大。
为了解释这一现象，暗能量再次成为了重要的研究方向。
目前，暗能量的研究主要集中在两个方面：观测与理论。
在观测方面，科学家们通过测定宇宙膨胀的速率、密度涨落等参数，试图揭示暗能量的性质和行为规律。
在理论方面，研究人员提出了多种可能的暗能量模型，如宇宙学常数模型、动力学暗能量模型等，以对观测结果进行解释。
三、暗能量的理论框架在物理学中，对于暗能量的理论框架有多种不同的观点和模型。
其中最简单也是最广泛接受的是宇宙学常数模型。
宇宙学常数模型假设暗能量是一个恒定的、不随时间和空间变化的能量密度。
虽然这个模型在数学上比较简单，但它却无法解释观测到的宇宙膨胀加速。
为了解决这一问题，科学家们提出了动力学暗能量模型。
这些模型假设暗能量是一个随时间和/或空间变化的能量密度，其动力学行为由一组场满足的方程来描述。
动力学暗能量模型提供了一些合理的解释，但目前仍然存在许多问题和不确定性。
此外，基于弦理论和量子场论的研究也尝试解释暗能量。
这些研究涉及到更高维度的空间、超弦和暗物质等概念，以期从更基本的层面理解暗能量的本质。
四、暗能量的未来展望暗能量作为一个激发科学家们思考的问题，其研究仍然充满挑战和潜力。
暗物质与暗能量的探索：宇宙深处的奥秘
暗物质与暗能量的探索：宇宙深处的奥秘摘要暗物质与暗能量是宇宙中最为神秘的存在，占据了宇宙总质量和能量的95%。
它们的存在深刻影响着宇宙的演化和结构，但其本质至今仍未被揭示。
本文将综述暗物质与暗能量的研究现状，包括观测证据、理论模型、探测实验等，并探讨未来研究方向与挑战。
引言宇宙学标准模型ΛCDM模型认为，宇宙由约5%的普通物质、27%的暗物质和68%的暗能量组成。
暗物质不发光、不吸收光，只能通过引力效应间接探测；暗能量则是一种均匀分布于宇宙空间的未知能量形式，驱动宇宙加速膨胀。
暗物质与暗能量的本质是当前物理学与天文学研究的重大前沿问题。
暗物质的观测证据暗物质的存在得到了众多观测证据的支持：1. 星系旋转曲线：星系外围恒星的旋转速度远高于根据可见物质计算出的预期值，暗示存在大量不可见物质提供额外引力。
2. 星系团引力透镜：星系团的引力会弯曲背景星系的光线，形成引力透镜效应。
观测到的透镜效应表明星系团质量远大于可见物质。
3. 宇宙微波背景辐射：宇宙微波背景辐射的各向异性分布表明，早期宇宙中存在大量暗物质。
4. 宇宙大尺度结构：宇宙大尺度结构的形成与演化需要暗物质提供引力“骨架”。
暗物质的理论模型目前，暗物质的理论模型主要分为两类：1. 弱相互作用大质量粒子（WIMP）： WIMP是一种假想的粒子，与普通物质仅通过弱相互作用和引力相互作用。
WIMP是目前最受关注的暗物质候选者。
2. 轴子（Axion）：轴子是一种假想的极轻粒子，最初是为了解决强CP问题而提出的。
轴子也可以作为暗物质候选者。
暗物质的探测实验暗物质探测实验主要分为三类：1. 直接探测：在地下实验室中，利用探测器直接探测暗物质粒子与普通物质原子核的碰撞。
2. 间接探测：通过探测暗物质粒子湮灭或衰变产生的高能粒子（如伽马射线、中微子）来间接探测暗物质。
3. 对撞机探测：在高能对撞机中，试图通过产生暗物质粒子来探测其存在。
暗能量的观测证据暗能量的存在主要通过以下观测证据得到支持：1. 超新星观测：遥远超新星的亮度比预期暗，表明宇宙在加速膨胀。
一种新型精质暗能量模型.doc
一种新型精质暗能量模型至今对宇宙微波背景辐射,Ia型超新星以及大尺度结构的观测的结果都表明我们如今的宇宙正经历一个加速膨胀时期。
为了解释这种现象,物理学家引入了一种新的能量概念——“暗能量”。
其中最简单的一种暗能量模型就是宇宙常数,它是由Einstein在1917年引入用于构造静态宇宙模型,之后由于哈勃在观测中发现宇宙红移现象而被冷落,但是发现宇宙加速膨胀现象后,宇宙学常数被作为暗能量的重要候选者而被重新得到重视。
宇宙学常数模型的理论形式简洁,且与观测数据符合的很好,但它也存在巧合性疑难和精细微调疑难两大难题。
为了解决这两个问题,物理学家先后提出许多暗能量模型,这其中就包括quintessence模型,k-essence模型,phantom模型,理想流体模型,还有f(R)引力理论,scalar-tensor模型,以及膜宇宙模型。
quintessence模型的的状态方程参数不像宇宙常数模型一样是常数,而是在(1,-1)之间可变的,并且该模型不存在巧合性问题。
phantom模型与quintessence模型类似,但它满足了暗能量状态参数可以穿过-1的可能性,其不足是可能导致宇宙撕裂。
quintom是quintessence模型不(?)phantom模型的两者的一种结合,它同时具备两个模型的一些性质。
有两种理论框架可以推出广义相对论,其中一种就是度规形式,而另一种则是palatini形式,但是前者只有度规作为变量,而后者中则把度规和联络分别作为独立变量,这种区别在f(R)为非线性的情况下得到体现,此时,palatini形式得到的场方程是二阶的而非度规形式导出的四阶方程,由于palatini形式在这种情况下能够和太阳系实验结果相符而更具优势。
在本文中,我们研究了quintessence标量场与palatini形式下的引力的非最小耦合情况并将这种模型称为一种新的推广的quintessence暗能量模型。
我们发现新的推广quintessence模型的有效态方程参数能穿越-1分割线,并且有围绕-1的振荡特性。
暗能量
• 爱因斯坦1915年建立引力方程
• 人为地引进了宇宙学常数
• 在标准宇宙模型Friedmann-Robertson-Walker(FRW)度规下 可得Friedman方程，它表明 宇宙的膨胀实际上由三 项来共同驱动：物质项、 字宙学常数项和空间曲 率项。
Quintessence模型
Phantom（幽灵）模型
Quintom（精灵）模型
超新星观测
• 迄今最强超新星爆发 • 中国北京大学研究员东苏勃领导的一个国际研究团队1月14 日宣布，他们观测到人类历史上记载的迄今最强的超新星爆 发ASASSN-15lh达到的最高光度比太阳要强5700亿倍，是 整个银河系千亿颗恒星总光度的20倍左右。
图为北京大学科维理天文与天体物理研究所提供、由本杰明· 夏皮和ASAS-SN团队制作的超新星 爆发前（左）和爆发后（右）的伪彩色图像。左图是4米望远镜上的暗能量相机拍摄。右图是1 米LCOGT望远镜网络拍摄。
维恩· 洛京的“全天自动超新星搜索项目”(ASAS-SN)位于智利 安第斯山脉托洛洛山顶节点的两架14厘米口径的望远镜。
情景。
宇宙波背景辐射（CMB）
2009年5月，普朗克太空探 测器被升空入轨
宇宙微波背景辐射图
重子声学振荡（BAO）
• 在现象上，重子声学振荡(Baryon Acoustic Oscillations)是指我 们在特定尺度上观测到的物质(如星系等)分布的成团现象。 在起源上BAO的形成机制是由于宇宙早期光子脱耦之前的重 子一光子气体振荡。在重子引力与光子光压斥力的推动下， 通过汤姆逊散射耦合在一起的重子—光子气体会发生周期性 振荡。当光子脱耦时，BAO振荡随之停止，而振荡的最终状 态也被凝固在CMB和大尺度结构之中。 • 意义：BAO信号是天文学上的“标准尺”。通过BAO观测我 们能够得到角度距离的信息 来限制宇宙学参数的方式来帮 助宇宙学家了解更多的暗能量(即宇宙的加速膨胀)的本性.
暗能量宇宙与暗能量天体物理性质的研究
暗能量宇宙与暗能量天体物理性质的研究作者：阳泓微来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第17期【摘 ;要】本文对暗能量宇宙与暗能量天体的物理性质进行了一些研究。
主要介绍了宇宙加速膨胀的观测和暗能量宇宙模型，以及暗能量产生的相对影响，并对相应的暗物质的一些探测。
初步探究暗能量宇宙与黑洞的关系。
【关键词】宇宙加速膨胀;暗能量;宇宙模型;影响;暗物质;黑洞一、宇宙加速膨胀的观测和暗能量宇宙模型（一）暗能量的定义理论物理学家研究宇宙依靠简单的模型，首先是宇宙的年龄，之后是原子的密度，物质的密度，初始波动的振幅。
虽然这个模型很简单，但是却有些奇怪，其实这个模型暗示了我们银河系中的大部分物质都是以暗物质的形式存在的，这是一种在实验室中还没有检测到的新型粒子形式，宇宙中的大部分能量都是以暗能量的形式存在的，这是一种很神秘的能量。
（二）暗能量宇宙模型对大规模分布的星系和类星体的观察数据表明，宇宙在其最大尺度上几乎是均匀的。
广义相对论意味着从宇宙大爆炸开始，就一直处于膨胀中。
因为宇宙膨胀，光出现了“红移”的现象，所以来自遥远星系的光到达我们的时候显得更红。
哈勃的观测发现了星系红移和距离之间的线性关系，这在20世纪20年代建立了基本宇宙模型模型。
（三）宇宙加速膨胀的观测目前最流行的宇宙学模型假设宇宙大爆炸后不久，宇宙经历了非常迅速的膨胀期。
宇宙微波背景辐射是这种快速膨胀的残余热量。
这种膨胀也将微小的量子涨落并放大，为我们展示出了一种密度意义上的变化。
宇宙膨胀模型预测这些波动是恒久不变的，波动在所有尺度上的幅度几乎相同。
我们对微波背景的观测其实是宇宙大爆炸38万年后的事情。
在这个时期，电子和质子结合形成氢。
一旦宇宙变为中性，微波辐射背景光子就可以自由传播，因此声波就形成了特征尺度，这个特征尺度，即“重子声学尺度”，这是用来测量宇宙空间几何学的一把尺子，用这把尺子才能确定初期宇宙的密度和宇宙的形状。
从空间和地面，太空望远镜观测宇宙微波背景中的温度和极化波动，测试该标准宇宙学模型并确定其基本参数。
中微子暗能量模型的开题报告
中微子暗能量模型的开题报告摘要：中微子暗能量模型是一种理论模型，它试图解释暗能量的存在和宇宙加速膨胀的现象，同时也提出了中微子的重要性。
本文旨在介绍中微子暗能量模型的理论背景、研究意义、研究方法与进展，并探讨中微子暗能量模型未来的研究方向与挑战。
1. 研究背景暗物质和暗能量是当前宇宙学界的两个热门问题。
暗能量是指使宇宙加速膨胀的一种神秘的能量。
中微子则是一种被广泛认为很难探测到的基本粒子，但它们也被认为具有重要的作用。
2. 研究意义中微子暗能量模型试图解释这两个问题之间的联系，提供了一种新的理论框架来解释暗能量，并且也正面挑战了中微子的理论地位。
同时，该模型也将成为未来研究中微子暗物质领域的一个契机。
3. 研究方法中微子暗能量模型的理论研究主要基于粒子物理和宇宙学的基础，通过强化中微子对暗能量的影响来解释暗能量的存在。
该模型提供了一些实验和观测检验方法，如宇宙大尺度结构观测和星系云团的可见和不可见的质量比较等。
4. 研究进展中微子暗能量模型已经在理论上建立起来，但还面临许多未解决的问题和挑战。
例如，如何确定中微子质量和自旋，如何找到合适的实验和观测方法来验证该模型等。
5. 未来研究方向与挑战中微子暗能量模型的未来研究方向包括：（1）更深入的理论研究，探究中微子与暗能量之间的物理机制；（2）利用实验和观测的数据来更好地验证该模型；（3）构建更加完整的宇宙学模型，同时深入探究暗物质和暗能量的本质。
结论：中微子暗能量模型是一个重要的理论模型，它旨在解释暗能量的存在和宇宙加速膨胀的现象，同时也挑战了中微子的理论地位。
该模型还面临着许多未解决的问题和挑战，但也将成为未来研究中微子暗物质领域的一个契机。
暗能量的理论模型
暗能量的理论模型
陈云
【期刊名称】《天文学进展》
【年(卷),期】2009(027)002
【摘要】自1998年超新星观测发现宇宙加速膨胀以来,暗能量问题已经成为当前天体物理和宇宙学研究中最重要的问题之一.此后关于宇宙微波背景辐射和大尺度结构的测量也进一步支持了1998年的发现.该文首先概述了宇宙学的起源,然后详细介绍了目前解释宇宙加速膨胀机制的三类模型,包括各模型提出的动机、存在的优缺点,以及当前的主要进展等.最后对暗能量模型作了总结和展望.
【总页数】23页(P129-151)
【作者】陈云
【作者单位】北京师范大学,天文系,北京,100875
【正文语种】中文
【中图分类】P159
【相关文献】
1.高能物理学：暗能量的理论模型 [J], 蔡荣根
2.高能物理学：暗能量的理论模型 [J], 蔡荣根
3.宇宙暗能量的地理生物效应及对地球变暖的制约——低碳经济和暗能量 [J], 刘敬华
4.“子承父业”的知识共享及技术创新关系研究指标及理论模型设计——指标及理
论模型设计 [J], 万胜利;
5.捕捉暗能量--暗能量主宰宇宙命运 [J], 小月
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含有相互作用的高维全息暗能量
含有相互作用的高维全息暗能量王华;刘道军【摘要】使用高维黑洞作为能量截断,可以将通常的全息暗能量模型推广为高维全息暗能量模型.研究以一种特定的相互作用形式与物质耦合的5维全息暗能量模型,并分别取哈勃视界和未来事件视界作为红外截断.与其他包含相互作用项的宇宙学模型不同,当取哈勃视界作为红外截断时,在此模型中宇宙可以避免进入一个大撕裂的未来;在取未来事件视界做红外截断时,发现约束宇宙演化的方程没有稳定的吸引子解.【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(039)005【总页数】6页(P530-535)【关键词】高维黑洞;全息暗能量;大撕裂;吸引子解【作者】王华;刘道军【作者单位】上海师范大学,天体物理研究中心,上海,200234;上海师范大学,天体物理研究中心,上海,200234【正文语种】中文【中图分类】P159.30 引言大量观测数据(例如Ia型超新星[1],宇宙微波背景辐射(CMBR)[2]和宇宙大尺度结构(LSS)[3]的观测数据)表明宇宙正处在一个加速膨胀的时期.近年来,人们提出了很多种宇宙学模型来解释产生这种加速膨胀的物理机制.总的说来,这些模型可以分为2个主要的类型:一种类型是爱因斯坦引力理论在宇宙大尺度上的修正.另一种类型则承认爱因斯坦引力理论在大尺度上的适用性,而引入一种新的特殊能量组分,这种具有负压的能量组分被人们称为暗能量.根据观测,暗能量大约占了宇宙总能量密度的70%,剩下的30%由物质密度构成,其中暗物质占25%,普通物质占5%.宇宙常数模型是最著名的暗能量模型.虽然这种模型与大部分观测数据吻合得很好,但仍存在一些问题,如微调问题和巧合问题.为此,人们又提出了许多种动力学暗能量模型.全息暗能量模型就是一种动力学暗能量模型[4],它来源于量子引力理论中的全息原理.全息原理认为,一个物理体系包含的自由度与体系的边界面积而不是体系的体积有关.根据全息原理,Cohen等人提出了一个对体系能量的限制条件[5]:一个尺度为L的物理体系的能量不能超过以相同尺度作为Schwarzchild半径的黑洞的质量这里ρV是真空能密度,又叫做能量密度的紫外截断,L叫做体系的红外截断尺度,是约化普朗克质量,下文中的ρm表示物质密度.ρV与L的这种关系叫做红外/紫外对偶.取等式,将ρV替换为ρΛ则：其中d是一个常数.在此基础上龚和李更进一步把红外/紫外对偶推广到高维的情况[6],即用高维黑洞代替原来的四维黑洞做能量截断，(1)这里是一个有量纲的常数,N代表黑洞的空间维度,AN表示N维单位球面的无量纲面积,GN表示N维引力常数.人们通常认为暗能量或者暗物质与普通物质之间仅仅通过引力相互作用.然而,从原则上说,迄今为止并没有证据排斥暗能量和暗物质之间存在直接的相互作用.相反,认为暗能量和暗物质完全孤立而不存在相互作用反而是令人奇怪的.实际上,有人已经指出,如果暗能量与暗物质存在直接的相互作用,那么巧合问题在一定程度上可以得到缓解.本文作者考虑一种高维全息暗能量与物质耦合的形式,并分别取哈勃世界和未来事件视界作为红外截断.在取哈勃视界作红外截断的情况下导出了暗能量的无量纲密度数值解,暗能量的有效态参数和减速因子随红移z的演化曲线.在取未来事件视界做红外截断的情况下发现,约束宇宙演化的方程没有稳定的吸引子解.1 哈勃视界作为红外截断假设宇宙由均匀各向同性的理想流体构成,并忽略曲率想,则宇宙的演化满足标准的Friedmann方程和能量守恒方程:(2)(3)这里为哈勃参数,这里表示a关于时间t的导数.a是宇宙的尺度因子.ρtot=ρm+ρΛ,为宇宙总能量密度称为总能量密度的态参数.考虑到物质和暗能量之间的相互作用,ρm和ρΛ不再各自单独满足能量守恒方程,而须满足平衡方程:(4)(5)其中称为暗能量的态参数.Q是相互作用项,假定此相互作用项跟宇宙总能量密度成正比,即取:Q=3cH(ρm+ρΛ)的形式[7],其中c是一个无量纲常数.引入无量纲密度并将它们代入式(2)得如下约束方程:Ωm+ΩΛ=1.(6)另外,将无量纲密度的表示式和式(6)代入式(4)可得:(7)选取哈勃尺度H为红外截断尺度,用5维黑洞做能量截断,由式(1)得: ρΛ=BH.(8)将式(8)代入式(6),并对等式两边求导得:这里因此:(9)将式(9)代入式(7)得到:(10)由式(5)得到:这里所以weff可形式上表示为:(11)为考察宇宙的加速膨胀,还要计算减速因子根据式(9)可得:(12)又由于(13)其中z=a-1-1,表示红移,故式(10),(11),(12)可改写为:(14)(15)(16)可以得到方程(14)的数值解和weff与q随红移z的演化曲线.图1中画出了ΩΛ,weff和q关于红移z的演化曲线.这里取Ωm0=0.3并且分别取c为4个不同的值.注意当c=0时,本模型将退化到龚和李所考虑的情况[6].在图1中可以看见有效态参数可以减小到-1/3以下,并且在暗能量的作用下,宇宙会进入一个加速膨胀的时期.在暗能量的无量纲密度关于红移z的演化曲线中可以看到,当c 取为正值时,随着红移z的减小,暗能量的无量纲密度ΩΛ的取值会超过1,这意味着物质的无量纲密度会减小到零以下,而这是非物理的,所以耦合常数c只能取零或负值.在有效态参数weff关于z的变化曲线中可以看到,未来有效态参数的值将会趋近于-1但不会超过-1,这说明宇宙不会出现大撕裂的未来.实际上这一点可以从方程(14)中直接得出.因为在无穷远将来,z→-1,式(14)中的第一项趋于零.故ΩΛ→1+c,要使ΩΛ在物理上有意义,须有ΩΛ∈[0,1],故c必须满足条件-1≤c≤0.只要承认在现今(z=0)暗能量组分仍然在增大,那么ΩΛ的值就将永远小于1+c.这样从式(14)和式(15)可知,weff的值一直大于且趋近于-1.图1 无量纲密度ΩΛ,有效态参数weff 和减速因子q随红移z的发展曲线这里取Ωm0=0.3(下标0代表变量在今天的值),并分别取c为-0.2,-0.1,0,0.1的4个不同的值.2 未来事件视界作为红外截断将未来事件视界取为红外截断已经在文献中被广泛的采用,虽然选未来事件视界作为红外截断会导致因果性疑难,但是却可以缓解巧合问题[4].这里选择未来事件视界作为红外截断,选取5维黑洞作能量截断,即:(17)等价地(18)对上式等号两边同时求关于a的导数得:(19)其中即:(20)这里引入无量纲变量代入式(7)和式(20)并化简,可得如下一组宇宙演化的动力学方程:(21)(22)对上述微分方程组做简单的定性分析[9],就不难看出此方程组,有唯一的奇点将方程组在奇点附近做无穷小展开,只考虑到一阶无穷小项,可得如下线性系统,以上平面线性系统的系数矩阵的行列式为出于跟上一节同样的考虑,物理上有意义的ΩΛ应当满足ΩΛ∈[0,1],而奇点处ΩΛ=1+c,因此需同样要求-1<c<0,故系数矩阵A的行列式一定小于零,即其特征方程有两个异号实根.因此奇点(ΩΛc,Xc)是一个鞍点.3 结论基于全息暗能量在高维情况下的推广,讨论了一种与物质耦合的全息暗能量取5维黑洞做能量截断,并在假设此相互作用项跟宇宙总能量密度成正比的情况下,分别讨论了哈勃视界做红外截断和未来事件视界做红外截断两种情况下weff,ΩΛ的性质.在取哈勃视界做红外截断的情况中,发现耦合常数只能取为零或负数.这种情况下,宇宙会随着红移z的减小进入一个加速膨胀的状态,且有效态参数不会越过-1的界限,这意味着在本模型中宇宙会避免大撕裂的命运.在取未来事件视界做红外截断的情况下,得到了一组宇宙动力学方程,对此方程组的定性分析表明,它唯一的奇点是一个鞍点,这意味着此方程组不存在稳定的吸引子解.为了得到一个稳定的解,可以选取更高维的黑洞作能量截断,或者改变相互作用项Q的形式,作者将在以后的工作中对这方面的问题做更进一步的讨论.参考文献:[1] RIESS A G,FILIPPENKO A V,CHALLIS P,et al.Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmologicalconstant[J].Astron J,1998,116(3):1009-1038.[2] SPERGEL D N,VERDE L,PEIRIS H V,et al.First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations:Determination of Cosmological Parameters[J].Astrophys J Suppl,2003,148(1):175-194.[3] TEGMARK M,STRAUSS M A,BLANTON M R,et al.Cosmological parameters from SDSS and WMAP[J].Phys Rev D,2004,69(10):103501. [4] LI M.A Model of Holographic Dark Energy[J].Phys Let B,2004,603(1，2):1-5.[5] COHEN A,KAPLAN D,NELSON A.Effective Field Theory,Black Holes,and the Cosmological Constant[J].Phys Rev Lett,1999,82(25):4971-4974. [6] GONG Y G,LI T.A Modified Holographic Dark Energy Model with Infrared Infinite Extra Dimension(s)[J].Phys Lett B,2010,683(4，5):241-247.[7] PAVON D,ZIMDAHL W.Holographic dark energy and cosmic coincidence[J].Phys Lett B,2005,628(3，4):206-210.[8] AMENDOLA L.Coupled quintessence[J].Phys Rev D,2000,62(4):043511.[9] 马知恩,周义仓.常微分方程定性与稳定性方法[M].北京:科学出版社,2001.。
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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)