在大爆炸模型下形成的宇宙,暴脹宇宙猜測,約10 −37秒以後的新生宇宙會以指數成長,撫平了幾近所有的不均勻性翻譯其餘的不平均性由量子攝動在暴脹場中激發宇宙暴脹事務。在10−6秒以後,早期宇宙由佈滿著高溫、以電子、質子、重子與光子相互感化的等離子體所組成。當宇宙膨脹,絕熱冷卻致使等離子體的能量密度降低,直到情況變得有益於電子與質子連系,構成氫原子。複合産生時,溫度約為3000 K,當時的宇宙約37.9萬歲翻譯在這一點上,光子不再與已經是電中性的原子相互感化,並入手下手自由的在空間中觀光,致使物資與輻射退耦合。
宇宙微波佈景發射之後至觀測第一顆恒星之前的時候,被戲稱為宇宙的黑暗時期翻譯
現代天文學經過重力透鏡、宇宙中大標准構造的形成、微波佈景輻射等方法和理論來探測暗物資。而憑據ΛCDM模子,由普朗克衛星探測的資料獲得:全部宇宙的組成中,常規物資(即重子物資)占4.9%,而暗物資則占26.8%,還有68.3%是暗能量(質能等價)。暗物資的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性(inconsistency),對結構構成也異常樞紐。暗物資很有多是一種(或幾種)粒子物理標準模子以外的新粒子所組成翻譯對暗物資(和暗能量)的研究是現代宇宙學和粒子物理的重要課題。
1965年,阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜在位於貝爾德律風實驗室四周新澤西的霍爾姆德爾小鎮的克勞福德山設立建設了一個迪克輻射計,他們籌算利用電波天文學和衛星通訊實行翻譯他們架設了一台喇叭外形的天線,用以接管“回聲”衛星的信號。為了檢測這台天線的噪音機能,他們將天線對準天空偏向進行丈量。他們發現,在波長為7.35cm的處所一向有一個各向同性的訊號存在,這個旌旗燈號既沒有周日的變化,也沒有季節的轉變,因此可以剖斷與地球的公轉和自轉無關翻譯
由於宇宙微波背景最先存在,又明顯顛末數個後來的物理進程影響,統稱為後期各向異性,或二級各向異性。當宇宙微波靠山光子自由出行通順時,宇宙中的通俗物質情勢首要為中性氫和氦原子。然而,當今對星系的觀測仿佛表白,大部門星際介質(IGM)的體積由離子化的物資(因為存在著氫原子接收線)組成翻譯這意味著有個再電離期間,一些宇宙的物資被打散成氫離子。
宇宙微波靠山輻射和宇宙學紅移-距離的關係一同被視為大爆炸理論最好的證據。測量宇宙微波背景使暴漲大爆炸理論成為宇宙標準模子。宇宙微波佈景在1960年月中葉的發現削減了對非標準宇宙模型如穩態理論的樂趣。
最後散射面的深度(LSS)有限,其導致在脫耦時代,乃至康普頓散射仍在産生,平均自由路徑也馬上增添翻譯
等曲率密度擾動
宇宙微波背景的各向異性分為兩種:初階各向異性,這是源於在最後散射面及之前産生的影響;及二階各向異性,這是源於與背景熱氣體的輻射互相感化或重力勢能影響,後者産生在最後散射面與窺察者之間翻譯
對於暗物質的直接探測實行一般都這設置於地底深處,以排除宇宙射線的靠山雜訊翻譯這類的實驗室包孕美國的Soudan mine和DUSE、加拿大的SNOLAB地下實行室、義大利的大薩索國家嘗試室(Gran Sasso National Laboratory)、英國的Boulby mine和中國四川省錦屏山地下2500米世界最深暗物資試驗中國錦屏極深地下暗物質實驗室。
溫暗物質:粒子活動速度足以產生相對論效應。
起先他們懷疑這個旌旗燈號來源於天線系統自己。1965年初,他們對天線進行了完全檢查,清除天線上的鴿子窩和鳥糞,但是雜訊依然存在。於是他們在《天體物理學報》上以《在4080兆赫上額外天線溫度的測量》為題頒發論文正式頒佈發表了這個發現。
2015年11月,NASA噴射推動實行室的科學家蓋瑞‧普裏茲奧(Gary Prézeau)以ΛCDM模子摹擬銀河系內暗物資流過地球與木星等行星的情形,發現這會使該暗物資流的密度明顯上升(地球:{\displaystyle 10^{7}}倍、木星:{\displaystyle 10^{8}}倍),並出現毛髮狀的向外輻射分佈構造。
偏振
根據1989年11月升空的宇宙靠山探測者(COBE,Cosmic Background Explorer)丈量到的成效,宇宙微波後臺輻射譜極度切確地合適溫度為2.726±0.010K的黑體輻射譜,證實了銀河系相對於配景輻射有一個相對的活動速度,並且還驗證,扣除掉這個速度對測量了局帶來的影響,以及銀河系內物資輻射的干擾,宇宙佈景輻射具有高度各向同性,溫度漲落的幅度只有大約百萬分之五。今朝公認的理論認為,這個溫度漲落發源于宇宙在構成初期極小尺度上的量子漲落,它隨著宇宙的暴脹而放大到宇宙學的標准上,而且恰是由於溫度的漲落,造成物資宇宙物資散佈的不平均性,最終得以構成諸如星系團等的一類大標准佈局。
間接探測嘗試
對很多宇宙學參數的設限可由他們對能譜上的效應來取得,結果常常借由馬爾科夫蒙特卡洛採樣手藝較量爭論。
這些峰值包括了有趣的物理特徵。第一峰值的角標准決定了宇宙曲率(但不是宇宙拓樸學)。下一個峰值--奇數峰值對偶數峰值比--決議了限縮重子密度第三峰值可用來獲得暗物資密度的資訊。
“宇宙微波佈景是我們宇宙中最古老的光,當宇宙方才38萬歲時刻在天空上翻譯它顯示出微小的溫度漲落,對應著局部密度的細微差異,代表著所有將來的佈局,是現今的恒星與星系的種子” 翻譯
2013年3月21日,普郎克衛星背後的歐洲領導研究小組發佈此使命的宇宙微波背景輻射全天圖(565x318 jpeg翻譯社 3600x1800 jpeg)。此圖建議宇宙略老于研究者所想的。按照該圖,宇宙在約37萬歲時,細微的溫度波動烙印在深空中翻譯此印記反應著略過初期,當宇宙存在時第一個1030秒時的漣漪。明顯,這些漣漪掀起了當今浩瀚的星系團與暗物資宇宙網路。據該團隊,宇宙為137.98±0.37億歲,含有4.9%通俗物資,26.8%的暗物資和68.3%的暗能量翻譯另外,哈勃常數測定為67.15±1.2(公里/秒)/ 百萬秒差距。
宇宙微波配景在數個微絕對溫度的階級上為偏振。偏振有兩種類型,劃分為E模和B模。這狀態類比於靜電學翻譯在靜電學裏,電場(“E”場)的旋度為零,磁場(“B”場)的散度為零翻譯在不勻相等離子體中,E模因湯姆孫散射自然產生。B模尚未被丈量,被認為振幅最大應有0.1μK,並不是由等離子體物理產生。B模不是來自於標準的標量攝動,而是來自兩種機制翻譯第一種是來自於被引力透鏡後的E模,這已於2013年被南極天文臺測得。第二種是來自於宇宙暴脹所產生的引力波。探測“B”模式極爲艱巨,尤其是前景污染水平未知,弱重力透鏡信號又將較強的E模旌旗燈號與B模旌旗燈號夾雜在一路。
另一方面,1964年,大衛·陶德·威爾金森和彼得勞爾、迪克在普林斯頓大學的同事,起頭建設迪克輻射計測量宇宙微波佈景輻射。他們無法诠釋他們的儀器多了個3.5 K 天線雜訊溫度翻譯當接到一通來自克勞福德山的德律風後,迪克有趣地說:“火伴,我們被挖到了。”普林斯頓和克勞福德山小組之間的會經過議定定天線溫度確切是來自微波後臺。
光子若何與自由電子散射的物理機制(湯姆孫散射)致使大角標准偏振各向異性。這種廣角偏振與廣角溫度擾動相幹。
彭齊亞斯和威爾遜取得了1978年諾貝爾物理獎,以表彰他們的發現。
PVF的最大值(給定的宇宙微波背景光子最可有可能散射的時候)已知相當正確翻譯WMAP的一年功效的P(t)最大值為372,000年。這每每被視為宇宙微波後臺構成的“時候”。但是,為了弄清光子與重子脫耦花了多“長”的時候,鉦昱翻譯公司們必需丈量PVF的寬度翻譯WMAP小組發現,PVF大於其最大值的一半(“半高全寬”,或FWHM)跨越115翻譯社000年的期間。經過此測量,脫耦産生跨越約11.5萬年,而當完全脫耦,宇宙約為48.7萬歲翻譯
宇宙微波靠山很好地解釋了宇宙早期發展所遺留下來的輻射,它的發現被認為是一個檢測大爆炸宇宙模子的里程碑。宇宙在年青時期,恒星和行星尚未形成之前,含有緻密,高溫,充滿著白熱化的氫氣雲霧等離子體。等離子體與輻射佈滿著全部宇宙,跟著宇宙的膨脹而逐步冷卻翻譯當宇宙冷卻到某個溫度時,質子和電子結合形成中性原子。這些原子不再接收熱輻射,是以宇宙逐漸晴朗,不再是不透明的雲霧。宇宙學家提出中性原子在“再複合”時期構成,緊接在“光子脫耦”以後,即光子起頭自由穿越全部空間,而非在電子與質子所構成的等離子體中慎密的碰撞翻譯光子在脫耦以後最先流傳,但由於空間膨脹,致使波長隨著時間的推移而增添(根據普朗克定律,波長與能量成反比),光線愈來愈微弱,能量也較低。這就是別稱“遺留輻射”的來曆。“最後散射面”是指我們由光子脫耦時的放射源領受到光子的來曆點在空間中的集合。
每種類型的粒子(重子、光子…)的額外密度比例是不異的。也就是說,假如在一個地方有1%以上的重子能量大於平均,那麼那裏那邊一樣也有1%以上的光子能量(和1%以上的中微子能量)高於平均。宇宙暴脹猜測一階擾動是絕熱的翻譯
低階多極和其他異常
今朝大部門的嘗試使用低溫探測器或惰性液體探測器翻譯低溫探測器是在低於100mK的環境下探射粒子撞擊鍺這類的晶體接收器所產生的熱。惰性液體探測器則是探測液態氙或液態氬中粒子碰撞產生的閃灼。低溫探測嘗試包孕了CDMS、CRESST、EDEDWEISS及EURECA。惰性液體探測實驗包括了ZEPLIN、XENON、DEAP、ArDM、WARP、LUX和最深的中國暗物資實驗及粒子和天體物理氙探測器翻譯這兩種探測手藝都能夠從其他粒子與電子對撞的雜訊中辨識出暗物質與核子的碰撞。其他種類的探測器實驗有SIMPLE和PICASSO。
宇宙微波背景光子被自由電子散射,使電子不被束厄局促在原子中。在電解的宇宙,這些帶電粒子借由解離(紫外線)輻射從中性原子中獲得解放。今天,這些自由電荷在宇宙中所有體積內都有夠低的密度不再於可丈量的量下影響著宇宙微波靠山。但是,如果IGM在極初期,宇宙仍處於高密度時被游離,那麼就會對宇宙微波背景產生兩個首要效應:
在2001年6月,美國國度航空航天局推出了第二宇宙微波配景太空義務,為威爾金森微波各向異性探測器(WMAP),更正確的測量全部天空的大標准各向異性翻譯威爾金森微波各向異性探測器採用對稱的,快速的多頻掃描,快速轉換輻射計與極小化非天空訊號雜訊。此義務的初次了局於2003年表露,詳細的測量小於1度的角功率譜,牢牢地約束了各類宇宙學參數。其後果與宇宙暴脹及其他各種相互競爭的理論的預期大致符合,宇宙微波背景(CMB)的詳細資料可在美國航太暨太空總署的資料庫獲得。WMAP固然供應了極度精確的宇宙微波佈景大標准角擾動(天空中與月亮同寬的結構)丈量,但未有角解析度來測量已由先前的陸基干涉儀所發現的小標准擾動。
從宇宙微波後臺的資料可以看出,我們本星系(包孕太陽系的銀河系之銀河星團)仿佛正在星系經度偏向l = 263.99±0.14°,b = 48.26±0.03°,以369±0.9公里/秒相對于宇宙微波靠山參考系(也稱為宇宙微波背景靜止系,或相對宇宙微波背景無活動的參考系)移動。此活動導致資料各向異性(宇宙微波後臺在運動偏向顯得較反標的目的暖)。溫度轉變的標準解釋為:由於相對宇宙微波靠山活動,產生簡單的速度紅移和藍移。但替換的宇宙學模子可解釋所觀察到的宇宙微波背景偶極溫度散佈的比例翻譯
2017年11月30日,中國科學院發佈,悟空衛星發現多是暗物資存在的證據翻譯
微波後臺的觀測
宇宙佈景輻射的發此刻近代天文學上具有極度主要的意義,它給了大爆炸一個有力的證據,並且與類星體、脈衝星、星際有機份子一道,並稱為20世紀60年月天文學“四大發現”翻譯
1934年,Tolman發目下當今宇宙中輻射溫度的演化裏溫度會跟著時間演變而改變;而光子的頻率隨時間演變(即宇宙學紅移)也會有所分歧。然則當二者一起斟酌時,也就是計議光譜時(是頻率與溫度的函數)二者的轉變會抵銷掉,也就是黑體輻射的形式會保存下來翻譯
1948年,美國物理學家伽莫夫、阿爾菲和赫爾曼估算出,如果宇宙最初的溫度約為十億度,則會殘留有約5~10k的黑體輻射。然而這個工作並沒有引起正視。1964年,蘇聯的澤爾多維奇、英國的霍伊爾、泰勒(Tayler)、美國的皮布林斯(Peebles)等人的研究預言,宇宙該當殘留有溫度為幾K的背景輻射,而且在釐米波段上應可觀測,從而從頭引發了學術界對背景輻射的正視。美國的迪克(Dicke)、勞爾(Roll)、威爾金森(Wilkinson)等人也起頭著手製造一種低雜訊的天線來探測這種輻射,但是美國射電天文學家阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜卻在無意中先於他們發現了配景輻射翻譯
阿爾菲和赫爾曼在1948年的成果在1955年兩人分開約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室時討論了很多物理設定。但是天文界的主流並未被其時的宇宙學吸引。阿爾菲和赫爾曼的預測被雅可夫·澤爾多維奇在1960年月前期從新發現,並同時為羅伯特·迪克獨立展望翻譯蘇聯天體物理學家A.G. Doroshkevich和伊戈爾·諾維科夫,確認宇宙微波佈景輻射為可偵測的現象,並於1964年的春季,以一個簡短的論文首次頒發。
後期各向異性
關於輻射是宇宙大爆炸的證據推理的具體資訊,請參閱宇宙背景輻射的大爆炸。
此外,陸基儀器諸如南極洲的南極千裏鏡和建議的Clover電波望遠鏡計畫、阿塔卡馬宇宙千裏鏡、及在智利的QUIET將供給衛星觀測沒法供給的額外的資料,可能包羅B模偏振。
在每一個處所(所有分歧類型的粒子)的額外密度比之和為零翻譯此即,在某點的重子能量攝動為多於平均的1%,則光子能量大於平均1%,及2%的中微子能量小於平均,這就是純粹的等曲率擾動。宇宙弦將產生絕大多半的等曲率一階擾動。
熱暗物資:粒子速度接近光速。
EGRET伽馬射線千裏鏡曩昔觀測到了超出預期量的伽馬射線,但科學家認為這多半是來自系統中的效應。自2008年6月11日最先啟動的費米伽馬射線太空望遠鏡則正在搜尋暗物資湮滅產生伽馬射線的事件。在較高能量區間,地上的MAGIC伽馬射線千裏鏡已對矮橢球星系和星系團中的暗物資賜與了某些限制翻譯
在全部可視宇宙中有高度的一致性,黯淡卻已測得的各向異性異常廣泛的支援大爆炸模型,特別是ΛCDM模子。另外,威爾金森微波各向異性探測器及宇宙泛星系偏振背景成像實驗觀測相距大於再複應時期之宇宙視界角標准上漲落間的相幹性。此相幹可能為非因果的微調,或因宇宙暴脹產生。
迪克、皮伯斯、勞爾和威爾金森在同一雜誌上以《宇宙黑體輻射》為題目發表了一篇論文,對這個發現給出了准確的诠釋,即:這個額外的輻射就是宇宙微波配景輻射翻譯
脫耦以後,靠山輻射的溫度因宇宙膨脹而下降了大約1,100K。跟著宇宙的膨脹,宇宙微波後臺的光子被紅移了,使得輻射的溫度與一種叫做“標准因數”的參數成反比。宇宙微波背景的溫度“Tr”是紅移z的函數,可表示成與近代所丈量的波佈景的溫度(2.725 K或0.235毫電子伏特)成正比:Tr = 2.725(1 + z)
小標准各向異性被消去翻譯(就像透過霧看器材,物件的細節恍惚不清翻譯)
發生於再電離與我們觀測宇宙微波背景之間産生的兩個其他效應,及其對各向異性釀成的影響為蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應,個中高能電子雲將輻射散射,轉移一些宇宙微波佈景光子的能量;和薩克斯-瓦福效應,這致使宇宙微波佈景輻射的光子由於重力場改變而重力紅移或藍移。
衛星的原始宇宙微波背景資料(如WMAP)包含了前景效應,會完全袒護宇宙微波靠山的邃密標准結構。細微尺度構造被疊加在原始宇宙微波配景資估中,因太小而沒法由該標准的原始資料中顯現翻譯前景結果最凸起的是由太陽相對宇宙微波配景活動而造成的偶極各向異性。由於偶極各向異性與地球相對於太陽、眾多在銀河系平面的微波源及其他遍地的周年運動和其他都必需減去,以顯現超細微變化,描畫宇宙微波後臺的邃密標准構造特徵。
WMAP所供應日益切確的資料,已稀有個宣稱,宇宙微波後臺顯示異常,如超大標准的各向異性,反常對齊,和非高斯散佈翻譯長久以來,這些最具爭議的是低l多極矩。據視察,即使在COBE的地圖中,四極矩(l = 2,球諧函數)與大爆炸的猜測比擬,有一個偏低的振幅。特殊是,四極矩和八極矩(l = 3)模式仿佛有種難以诠釋的相互對齊及與黃道平面對齊,對齊有時被視為“險惡軸(axis of evil)”某些團體建議這可能是新物理學在最大的窺察標准的特徵;其他集體思疑是系統資猜中的毛病。 最終,由於前景的和宇宙變異數問題,最大的模式將永遠不會與小角度的模式一樣測量。此分析均在兩張已盡量除去前景的圖中完成:“內部線性組合”,為WMAP協作的地圖,和馬克斯·德克馬克(Max Tegmark)等人所製作的近似地圖翻譯後來闡發指出,這些都是最輕易受同步輻射、星際微塵、制動輻射放射等前景污染的模式,及源于單極和偶極嘗試的不肯定性翻譯一個完整的WMAP能譜的貝氏分析演示了ΛCDM模子預測的四級矩與資料在10%的水平上吻合,而觀測的八極矩其實不值得注意翻譯謹慎的對全天圖中消弭前景的步調較量爭論進一步造成約5%明顯的對齊。
大爆炸理論的兩個最偉大成績為其近乎完善的黑體輻射能譜及其詳細地猜測宇宙微波佈景輻射的各向異性。宇宙微波後臺頻譜已成為最正確測量的黑體輻射能譜。
冷暗物資:在經典速度下活動的物資翻譯
暗物質的間接探測首要是觀測其兩兩湮滅時所產生的訊號。 由於其湮滅所產生的粒子與其暗物資的模型有關,有很多種類的嘗試被提出。 借使暗物資是馬約拉那粒子,則兩個暗物資對撞會湮滅產生伽馬射線或正負粒子對翻譯如斯可能會在星系暈生成大量伽馬射線、反質子和正電子翻譯實行計畫PAMELA就是探測這類的訊號。然而在完全瞭解其他來源的背景雜訊之前,這類的探測不足以看成暗物資的決議性證據翻譯中國的暗物資粒子探測衛星是當今觀測能段規模最寬、能量解析度最優的暗物資粒子空間探測器。
在宇宙學中,暗物質(Dark matter),是指沒法通過電磁波的觀測進行研究,也就是不與電磁力產生感化的物資翻譯人們目前只能透太重力產生的效應得知,而且已發現宇宙中有大量暗物資的存在。
宇宙微波靠山輻射各向異性偶極
絕熱密度擾動
第三個太空義務為歐洲空間局(ESA)的普郎克衛星,於2009年5月升空,今朝正進行更具體的調查。普朗克哄騙高電子移動率電晶體(HEMT)輻射計與熱輻射計技術,可以較WMAP於更小標准上丈量宇宙微波背景。其探測器在亞其歐普(Archeops)氣球千裏鏡中,及南極的蝰蛇千裏鏡(Viper telescope)作為角分宇宙熱輻射計陣列領受器(Arcminute Cosmology Bolometer Array Receiver,簡稱ACBAR)實行進行測試,該嘗試已在小角尺度數據上產生了最精確的丈量,
宇宙微波背景光譜可以辨別這兩種,因這兩種類型的擾動會產生分歧的峰值位置。等曲率密度擾動將產生一系列的峰值,其角標准(“l”,峰值的數)的比例約為1:3:5:…,而絕熱密度擾動所產生的峰值其位置以比例1:2:3:…觀測成果在一階密度攝動上完全與絕熱的一致,對暴漲供給了環節的支援,並解除了許多佈局構成的理論,如宇宙弦。
資料處置懲罰和剖析
這些效應都已由WMAP衛星觀測,供給的證據解釋,宇宙在極初期,當紅移跨越17時是游離的。這個初期的電離輻射的詳細出處還是一個有爭議的科學沖突。它可能已包羅由第一批恒星的星光(第三星族星),這些第一代恒星在它們生命的最終時刻超新星爆發,或由大品質黑洞吸積盤產生的電離輻射翻譯
宇宙微波配景輻射各向異性的構造主要源於兩方面的影響:聲學振盪散佈阻尼(也稱為碰撞阻尼)翻譯因為光子-重子在初期宇宙的等離子體中碰撞而產生聲學振盪。光子的壓力趨於消弭各向異性,而重力吸引重子--移動的速度比光子慢很多--讓他們常常坍縮形成緻密的類星體。這兩種效應競爭創造了聲學振盪,賜與微波靠山輻射特徵的峰值佈局。這些峰值大致對應,並與光子脫耦當時為峰值振幅的一個模式共振翻譯
從靠山輻射中,操縱多普勒效應減去一個偶極,其中後者乃源于地球相對於共動宇宙靜止參照系有相對活動,星球以相當371 km/s的速度朝向獅子座移動。減去偶極後,宇宙微波後臺是平均的輻射,黑體輻射的熱能來自全部天空翻譯輻射是各向同性的,差別約略為1/100000:方均根變異只有18μK,宇宙微波背景偶極和在更高階的多極矩上的相差已獲得丈量,其成效同銀河系活動的影響相一致翻譯
宇宙微波後臺(Cosmic Microwave Background,簡稱CMB,又稱3K背景輻射)是宇宙學中“大爆炸”遺留下來的熱輻射。在早期的文獻中,“宇宙微波佈景”稱為“宇宙微波佈景輻射”(CMBR)或“遺留輻射”,是一種佈滿全部宇宙的電磁輻射。特徵和絕對溫標2.725K的黑體輻射溝通。頻率屬於微波規模。宇宙微波佈景是宇宙背景輻射之一,為觀測宇宙學的根蒂根基,因其為宇宙中最古老的光,可追溯至再複合時期。行使傳統的光學千裏鏡,恒星和星系之間的空間(佈景)是一片黝黑。然而,利用活絡的輻射千裏鏡可發現微弱的配景輝光,且在各個方向上幾近如出一轍,與任何恒星,星系或其他物件都毫無關係。這類光的電磁波譜在微波區域最強。1964年美國射電天文學家阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜偶爾發現宇宙微波配景,於1940年代開始研究,並於1978年取得諾貝爾獎。
2009年12月17日,CDMS的研究團隊頒發了兩個可能的WIMP事宜翻譯他們估量這兩起事宜來自已知背景訊號(中子、錯認的β射線或是伽馬射線)的可能性是23%,並作出了如許的結論:“這個闡發結果沒法被視作WIMP的有力證據,但我們不克不及清掃這兩起事宜來自WIMP的可能性。”
標的目的性的暗物質探測體例是應用太陽系繞行銀河系的活動。使用低壓TPC,鉦昱翻譯公司們可以得知反彈路徑的資訊,並借此去瞭解WIMP與原子核的感化。從太陽行進方向入射的WIMP訊號可以從各向同性的後臺雜訊中分離出來。這類的探測嘗試包羅有DMTPC、DRIFT、Newage和MIMAC。
暗物資的探測在今世粒子物理及天體物理範疇是一個很熱點的研究範疇。對於大品質弱互相感化粒子來講,物理學家可能通過放置在地下實驗室,靠山雜訊削減到極低的探測器直接探測WIMP,也能夠通過地面或太空望遠鏡對這類粒子在星系中間,太陽中間或者地球中心湮滅產生的其他粒子來間接探測。人們也進展歐洲大型強子對撞機(LHC)或將來的國際直線加速器中人工締造出這些新粒子來。
歷史上,人們將可能的暗物資分為三個大類:冷暗物資、溫暗物資、熱暗物資。 這個分類並不是遵照粒子的真實溫度,而是遵照其活動的速率。
這些效應有助於按捺在小標准的各向異性,並拉抬極小角標准各向異性的特徵指數衰減尾部翻譯
宇宙微波背景在1948年由拉爾夫·阿爾菲,羅伯特·赫爾曼首次展望。阿爾菲和赫爾曼能估量宇宙微波背景輻射的溫度是5 K,但兩年後,他們從新估量為28 K。此高估是由於阿爾弗雷德·貝洱錯估哈勃常數,這不克不及複製,之後放棄了原先的估量翻譯固然有一些先前對空間溫度的估量,然而遭受到兩個缺點。第一,他們丈量空間的有用溫度,但並未表白空間佈滿著熱力學普朗克能譜。其二,他們仰賴於我們位在銀河系的邊沿,一個特殊的點,而且他們未建議輻射是各向同性的。如果地球位於宇宙中的其他地方,將會產生很是分歧的猜測。
因為任何建議的宇宙模子都必需解釋這類輻射,是以宇宙微波背景是精確丈量宇宙學的要害。宇宙微波靠山在黑體輻射光譜的溫度為2.72548±0.00057 K。光譜輻射dEν/dν的峰值為60.2 GHz,在微波頻率的規模內翻譯(若光譜輻射的界說為dEλ/dλ,則峰值波長為1.063毫米。)
DAMA/NaI、DAMA/LIBRA實行探測到一年性的事件數變化,並傳播鼓吹此現象是源自於暗物資。(隨著地球繞太陽公轉,探測器與暗物資的相對速度會做小幅度的轉變。)今朝這個說法並未遭到證實,同時也很難與其他實驗的成果不相衝突。
直接探測嘗試
該光輝在所有方向中幾近一致,但細微的殘留變化揭示出各向異性,與預期的一樣,散佈相當平均的灼熱氣體已擴大到目前的宇宙巨細。特殊的是,在天空中不同角度的光譜輻射包括相同的各向異性,或不規則性,隨區域巨細變化翻譯它們已被具體測量,如有因物資在極小空間的量子攝動而起的細小溫度轉變,且膨脹到本日可觀測的宇宙巨細,應當會與之吻合。這是一個很是活躍的研究範疇,科學家同時追求更好的資料(例如,普郎克衛星)和更好的宇宙膨脹初始前提。雖然很多不同的過程都可產生黑體輻射的一般情勢,但沒有比大爆炸模子更能註釋漲落翻譯是以,大多半宇宙學家認為,宇宙大爆炸模子最能註釋宇宙微波後臺翻譯
宇宙微波後臺根基上證實了宇宙大爆炸理論。在1940年代末期,阿爾菲和赫爾曼推論,若大爆炸存在,宇宙膨脹應會拉長並將極初期宇宙的高能輻射冷卻到微波範圍,並降溫到大約5K。他們略微偏離他們的估量,但他們的設法主意完全正確。他們預測了宇宙微波背景翻譯又過了15年,彭齊亞斯和威爾遜墮入發現赫然發現微波佈景居然在那邊翻譯
固然人們已對暗物資作了很多天文觀測,其組成成份至今仍未能全然瞭解。早期暗物資的理論側重在一些潛藏起來的一般物資星體,例如:黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星等。這些星體一般歸類為暈族大品質緻密天體(MAssive Compact Halo Objects,縮寫為:MACHOs)但是多年來的天文觀測無法找到足夠量的MACHOs翻譯一般認為,難以探測的重子物資(如MACHOs和一些氣體)確實進獻了部門的暗物資,但證據指出這類的物質只占了其中一小部分翻譯而其餘的部門稱作“非重子暗物質”。此外,星系轉速曲線、重力透鏡、宇宙佈局構成、重子在星系團中的比例和星系團豐度(結合獨立得到的重子密度證據)等觀測資料也指出宇宙中85-90%的品質不介入電磁感化。這類“非重子暗物資”一般猜測是由一種或多種不同於一般物質(電子、質子、中子、中微子等)的根基粒子所組成翻譯
峰值的位置也給出了對初始密度擾動有關重的重要資訊翻譯密度擾動有兩種根基類型,稱為“絕熱”和“等曲率”。一般的密度擾動是二者的夾雜,分歧的理論進展去註釋一階密度擾動能譜,猜測不同的夾雜體例。
宇宙微波背景資料製作的全天圖、角功率譜,及最終宇宙學參數的具體闡明,是一個複雜,難以較量爭論的問題翻譯固然從圖上鈎算功率譜原則上是一個簡單的傅裏葉變換,將全天圖分化至球諧函數,在實踐上,這很難將雜訊及前景起原列入斟酌翻譯特別是,這些前景由星系射線如制動輻射、同步輻射及微波發射帶的星際微塵所主導,在實踐上,星系已被刪除,致使宇宙微波配景圖並不是全天圖翻譯另外,星系團等點光源代表別的的前景起原,必需將其去除,以避免扭曲宇宙微波背景能譜中的小標准結構。
當等離子體在膨脹的宇宙中變得愈來愈淡薄時,光子的平均自由路徑將增添
LSS的深度為:光子的脫耦和重子不會刹時相遇,而是需要其時宇宙年歲的某個可觀比例。將此進程量化的方式之一為,行使“光子能見度函數(PVF)”。此函數界說為,以P(t)暗示PVF,宇宙微波佈景光子在時間t與t+dt之間最後散射的概率為P(t)dt。
隨後發現宇宙後臺的,是數以百計已進行丈量和辨認輻射特徵的宇宙微波背景輻射嘗試翻譯最著名的嘗試多是美國國度航空航天局的宇宙配景探測者(COBE)衛星,運行於1989-1996年,在有限的探測能力下探測及定量大尺度的各向異性。由COBE極為各向同性且均勻背景這最初效果獲得啟發,一系列地面及氣球根蒂根基的實行在往後十年量化了宇宙微波靠山在小角標准上的各向異性。這些實行的首要目標為測量角尺度第一聲學峰,而COBE沒有足夠的解析度。這些丈量已排除了宇宙弦為主導的宇宙構造構成理論,並建議宇宙暴脹理論是准確的翻譯在1990年月,第一峰值的丈量跟著活絡度提高,於2000年,由毫米波段氣球觀天計畫實行揭開最高功率攝動産生于大約一度的標准。綜合其他宇宙學資料,這些了局暗示宇宙的幾何外形是平展的翻譯一些陸基的干涉儀在往後三年內供應了高邃密精美度丈量的攝動,包孕極小陣列,度角標准干涉儀(DASI),宇宙背景成像器(Cosmic Background Imager,簡稱CBI)。個中DASI締造了第一個宇宙微波佈景偏振探測,而CBI提供了第一個E模偏振能譜,並顯著相較與B模反相。
在眾多可能是構成暗物質的成份中,最熱點的要屬一種被稱為大品質弱互相感化粒子(英文叫做Weakly Interacting Massive Particle,簡稱WIMP)的新粒子了。這種粒子與通俗物資的作用極度微弱,乃至於他們固然存在于鉦昱翻譯公司們周圍,卻從來沒有被探測到過。還有一種被理論物理學家提出來解決強彼此作用中CP問題,被稱為軸子的新粒子,也很有多是暗物資的成分之一翻譯惰性中微子(sterile neutrino)也有多是構成暗物質的一種成份翻譯2014年6月22日,台大天文物理所闕志鴻研究團隊揭橥論文主張,暗物質也多是一種稱為Ψ暗物資的極輕型粒子,其品質為電子的10-28倍,波長約為一千光年,而密度則為液態水的一百萬倍。
CoGeNT實行於2011年5月公佈先前15個月的探測效果,顯示粒子的碰撞率呈現週期性轉變,炎天較高而冬天比力低,這可以看做是暗物質存在的證據之一翻譯這個效果支持已進行了13年的義大利的DAMA/LIBRA暗物質探測實行。CoGeNT的實行結果顯示探測到的WIMP的品質是中子品質的5到10倍翻譯社這與其他的某些嘗試不符,可是其他嘗試對低能暗物資的探測精度沒有CoGeNT高翻譯
固然可以有第四個稱為夾雜暗物質(mixed dark matter)的分類,然則這個理論在1990年月由於暗能量的發現而被捨棄翻譯
脫耦光子的色溫逐漸削減,現在降至2.7260 ± 0.0013 K,跟著宇宙膨脹,其溫度將繼續下落。根據大爆炸模子,本日所測的天際輻射來自一種稱為“最後散射面”的球面。此為空間中猜測為脫耦事件産生及剛好傳遞至觀測者的光子之時間點的點荟萃。所有宇宙中的輻射能都是宇宙微波配景輻射,補足了約6×10−5的宇宙總密度翻譯
碰撞阻尼是源於兩方面的影響,當初階等離子體流體起頭被打破時:
宇宙微波背景給出了一個宇宙的快照,按照標準宇宙學,那時溫度下落到足以讓電子和質子形成氫原子,從而使宇宙明朗而輻射。這大約發生在大爆炸後38萬年,這段時候通常被稱為“最後散射時候”或“再複合”、或“脫耦”期間,宇宙的溫度約為3000 K。這能量相當於約0.25電子伏特,遠小於13.6 eV的氫原子游離能。
2006年,負責COBE專案的美國科學家約翰·馬瑟和喬治·斯穆特因其對“宇宙微波後臺輻射的黑體形式和各向異性”而獲得諾貝爾物理學獎翻譯
2003年,美國發射的威爾金森微波各向異性探測器對宇宙微波佈景在分歧方向上漲落的丈量註解,宇宙的年齡是137±1億年,在宇宙的構成成分中,4%是一般物質,23%是暗物質,73%是暗能量。宇宙今朝的膨脹速度是每秒71公里每百萬秒差距,宇宙空間是近乎於平展的,它經歷過暴脹的過程,並且會一向膨脹下去。
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