2020年主流物理界对暗物质研究的现状资料.doc

主流物理界对暗物质研究的现状李小坚龚天任本文简要介绍主流物理界对暗物质研究和理解的现状。一、引言最近关于“悟空”(DAMPE)卫星数据的好消息,给中国科学界带来了一次狂欢。媒体纷纷报道,其中有两点共识:第一,暗物质的存在是毫无疑问的,暗物质与可见物质的比率大约在5比1之间。第二,迄今为止没有人知道这个问题的答案:暗物质是什么?是的,以上这两点基本上是正确的。暗物质是什么?在主流物理学界没有人知道答案!中国科学院院长白春礼,谈暗物质的视频介绍:暗物质是什么?中科院院长告诉你_网易新闻白春礼院士介绍,这是令世界物理主流困惑不解,更是令全世界普通民众迷惑的大问题!最终,全球科学界将通过科学的方法一一排除那些疑似暗物质的候选者,确定{暗物质不是什么}。的确,主流科学在{暗物质不是什么}已经取得许多成果。但关键问题是{暗物质是什么?},这个问题必须要有理论突破!因此,我们能够从网上看到全球科学界正在努力,试图揭开这个谜底。{暗物质不是什么}与{暗物质是什么?}成为全球人类的热点问题!那么,我们现在来看一看,国际主流物理界关于暗物质问题的探索情况。二、主流物理界对暗物质的认识国际主流界公认的已知的暗物质有两种:1)中微子,2)黑洞。然而,这两种已知的暗物质不能解释全部整个暗物质。也就是说,还有其它的物质也扮演着暗物质的角色。事实上,在许多天体物理调查中,这两个已知的暗物质只占总暗物质的很小的百分比(小于1%),见:“的暗能量调查”结果。,以及今年LIGO多次发现双黑洞的合并凝聚,显示出宇宙中的黑洞密度很高,从而,似乎“黑洞暗物质假说”又死灰复燃。宇宙中有两种方式产生黑洞。第一种,黑洞就是一颗恒星的残余。这个恒星演变过程我们现在非常清楚地知道了解。我们还能够计算出每个星系中的黑洞数量。对于银河系,它有大约300万个黑洞,每个黑洞的平均质量为10个太阳质量。%。显然,这一种黑洞不能成为整个宇宙暗物质的候选者。第二种,可能有在大爆炸期间产生的一些原始黑洞。它们携带的质量,。此外,我们不知道这些黑洞的密度。也就是说,它很有可能代表整个宇宙的暗物质。然而,通过分析LIGO的数据,给出了否定的回答:没有!原始黑洞无法解释宇宙全部的暗物质。也就是说,一定还有其它东西扮演暗物质的角色。参见:LIGO不硬气:原始黑洞、暗物质和Ia型超新星的引力透镜效应。()。,包括中微子在主流物理学,基本上还有这两类暗物质候选者:1)不基于粒子的任何暗物质,如修改引力定律(MOND)。2)以粒子为基础的暗物质候选者:一些未知的粒子,如弱互相质量粒子WIMP(例如,无菌中微子、轴子、暗光子等);10月16日宣布的LIGO双中子星合并,它几乎完全排除了MOND存在的证据。参见{gw170817暗物质仿真器()}。此外,我国发射的“悟空”(DAMPE)的数据,还没有发现任何MOND关联的证据。因此,现在还没有理论支持MOND的结果。那么,主流物理的重点搜索范围放在以粒子为基础的暗物质候选者身上。三、基于粒子的暗物质探索在此,我们将回顾主流物理所开展的基于粒子的暗物质探索及其搜索途径。大型强子对撞机LHC的2TeV实验,已经排除了所有的SUSY粒子。它也排除了大质量弱相互作用WIMP粒子(如LUX和PANDAx,),这些数据的的搜索现在已经非常接近中微子可能出现的底部。。而且,最新的数据也几乎完全排除了“大爆炸核合成(BBN)”作为暗物质。BBN的适合分析说明中微子是狄拉克费米子(没有一个大规模的合作伙伴)。如果中微子是马约拉纳粒子(要求有一个隐藏的巨大的合作伙伴,如无菌中微子),BBN没有符合观测的数据。参见:。在米诺斯,米诺斯+反应器实验排除了惰性中微子();最近的LIGO{中子星碰撞的中微子参数空间,()}。排除轴子假设。,排除任何大质量弱相互作用粒子(WIMPs)(非对称),看到pico-60数据。。“探测器中暗光子的特征是极其简单的:一个高能光子,没有任何其它活动。”暗黑光子也被用来解释标准模型中观察μ介子自旋的性质和它的预测值之间的差异。最新结果:“基于BaBar规则的这些暗黑光子理论作为G-2异常解释,有效地关闭这个窗口。”日本的一个实验,类似于BaBar的升级,叫BelleII,将在明年开始运行。“最终,BelleII将产生高于BaBar统计的100倍的数据。”还有,基本排除了以前假设的冷暗物质(ΛCDM,CDM+)、暖暗物质(WDM)、自相互作用暗物质(SIDM)。这些都是废弃、过时了的暗物质候选者。关于基于粒子的暗物质探索问题的更详细文献和数据将在附录中列出。四、相似的实验与理论思考“悟空”(DAMPE)实验类似于丁肇中的阿