[理化生]現(xiàn)代宇宙學(xué)進(jìn)展-趙超先-資料下載頁(yè)
2025-02-21 22:42本頁(yè)面
【正文】 際氣體的物質(zhì)只占 4%,其余為暗能量 . 目前暗物質(zhì)的存在證據(jù)全部來(lái)自天文觀測(cè) , 其存在是通過(guò)其引力效應(yīng)間接推斷出來(lái)的 . 一類為直接探測(cè)實(shí)驗(yàn) , 即采用高靈敏度的探測(cè)器直接探測(cè)暗物質(zhì)粒子和探測(cè)器物質(zhì)發(fā)生碰撞后所產(chǎn)生的信號(hào) 。 另一類為間接探測(cè)實(shí)驗(yàn) , 其主要任務(wù)是探測(cè)暗物質(zhì)粒子自湮滅或衰變的產(chǎn)物 , 如 γ射線、中微子、正電子、反質(zhì)子等 . 另外 , 高能對(duì)撞機(jī) ( 如大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī) LHC) 可能會(huì)直接對(duì)撞產(chǎn)生出暗物質(zhì)粒子 . 如何探測(cè)暗物質(zhì) ? 什么是暗能量 ? 暗能量的一種可能是宇宙學(xué)常數(shù)或真空能 . 這種能量在日常的生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中感覺(jué)不到 , 但卻支配著宇宙的演化 , 驅(qū)動(dòng)宇宙加速膨脹 . 暗能量的另一種可能是隨時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)場(chǎng)的能量 . 最簡(jiǎn)單的是一個(gè)具有正則動(dòng)能的標(biāo)量場(chǎng) , 在文獻(xiàn)中它被稱為 quintessence?? ( 譯為精質(zhì) ) . 超新星觀測(cè)發(fā)現(xiàn) , 宇宙在某種未知的排斥力量的推動(dòng)下正在加速膨脹 , 這和我們從萬(wàn)有引力理論中預(yù)期的減速膨 脹背道而馳 , 這種未知的排斥力量通常被稱為暗能量 . 暗能量的基本特征是具有負(fù)壓 , 在宇宙空間中 , ( 幾乎 ) 均勻分布且不結(jié)團(tuán) . ? 70 年前 , 理論物理學(xué)家狄拉克提出了反物質(zhì)的概念 . 在微觀物理研究領(lǐng)域 , 每個(gè)粒子都存在著一個(gè)反粒子 , 例如電子的反粒子是正電子 , 質(zhì)子的反粒子是反質(zhì)子 . 然而至今在浩瀚的宇宙空間還沒(méi)有找到由反質(zhì)子、反中子和正電子構(gòu)成的反物質(zhì) . 那么 , 反物質(zhì)到哪里去了 ? 宇宙中的反物質(zhì)是如何丟失的？ ? 核物理與天體物理的結(jié)合形成了核天體物理這門(mén)交叉學(xué)科。核天體物理涉及宇宙大爆炸過(guò)程中原初核的合成 ,星體演化及星體能源和元素核合成過(guò)程等眾多問(wèn)題 ,與有關(guān)的核反應(yīng)和核衰變密切相關(guān)。 科學(xué)家在尋找宇宙早期物質(zhì) 夸克 膠子等離子體是在宇宙大爆炸后 10 5 s內(nèi)存在的一種宇宙早期物質(zhì)形態(tài) . 那時(shí)夸克不是被囚禁在中子、質(zhì)子等強(qiáng)子中 , 而是可以自由運(yùn)動(dòng) . 尋找夸克 膠子等離子體的工作就是要在現(xiàn)今的實(shí)驗(yàn)室中使加速到極高能量的粒子進(jìn)行碰撞來(lái)形成早期宇宙的環(huán)境 . ? 自 2022年 3月開(kāi)始運(yùn)行的歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)后，于 12月 13日，兩個(gè)獨(dú)立研究組的發(fā)言人說(shuō)，他們?cè)谙嗨频哪軈^(qū)附近觀察到很可能是上帝粒子（希格斯玻色子）衰變后留下的痕跡。 ? ? 在宇宙大爆炸之初，希格斯粒子賦予基本粒子質(zhì)量，使得物質(zhì)得以形成、凝聚、演化。最終形成了星系。 ? ? 尋找希格斯粒子的工作還在繼續(xù)。 直線加速器 實(shí)景 同步回旋加速器示意圖 插入裝置：產(chǎn)生各類 不同特征的同步輻射 彎轉(zhuǎn)磁鐵：使光 束線彎轉(zhuǎn)，產(chǎn)生 同步輻射 同步加速腔：加速 電子，并補(bǔ)充同步 輻射損失的能量 真空槽：保持 1010托以下 的氣壓，減少因殘留氣體 碰撞而損失光束線能量 四極磁鐵：以透鏡 機(jī)制聚焦光束線 高能粒子與一個(gè)靜止靶中的粒子相碰時(shí)，大部分能量都轉(zhuǎn)化為入射粒子與靶粒子所組成系統(tǒng)的?質(zhì)心?動(dòng)能，剩余能量不足以激發(fā)靶粒子或?qū)辛Ｗ哟蛩榛蚺c靶粒子激烈相碰后產(chǎn)生出新粒子． 為了探索更深層次的現(xiàn)象，去發(fā)現(xiàn)更新、更重的粒子，人們制造了對(duì)撞機(jī)以提高加速器的能量。 對(duì)撞機(jī) 對(duì)撞機(jī)模擬環(huán)境：溫度是太陽(yáng)表面溫度的 4 1011倍 宇宙誕生的最初的 1019秒 我國(guó) 1988年在北京建成的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī) 碰撞前能量： 109eV 碰撞后有效能量 : 109eV ? 在橫跨法國(guó)和瑞士邊境的大地之下，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)占據(jù)著一條長(zhǎng) 27公里的圓形隧道。相當(dāng)于 4個(gè)梵蒂岡的面積，如要走完全程，要花上 4個(gè)小時(shí)。 ? 自 ，這條隧道每秒鐘都要迎來(lái)千萬(wàn)次爆炸。 ? 在一條環(huán)形加速管道中，方向相反，各具有 （兆兆電子伏）能量的質(zhì)子團(tuán)在 4個(gè)對(duì)撞點(diǎn)不斷碰撞。該級(jí)別能量會(huì)使質(zhì)子在對(duì)撞時(shí)被完全打碎，無(wú)數(shù)粒子瞬間噴發(fā)，仿佛一次?宇宙小爆炸。? 對(duì)撞機(jī) 歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（ LHC）設(shè)備 展望 熱大爆炸宇宙學(xué)取得了巨大成功，得到了天文學(xué)觀測(cè)的支持，今天沒(méi)有人懷疑這個(gè)理論的正確性； 宇宙在加速膨脹的實(shí)驗(yàn)事實(shí)給我們提出了新的問(wèn)題； 還有許多未解決的問(wèn)題， 宇宙早期的膨脹階段，暗物質(zhì)，暗能量，正反物質(zhì)的不對(duì)稱等留給 21世紀(jì)年輕學(xué)者去探索和解決！ 謝謝大家 !
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1