暗能量實驗裝置

1. 高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）開始建設，這對我國的太空探索有著什麼樣的意義

高海拔宇宙線觀測站將利用稻城獨特的高海拔優勢建成有多國參與合作研究的國際高海拔宇宙線研究中心，建設有強大國際競爭力、獨具特色、綜合開放的科學研究平台，與現有國際三大宇宙線研究中心（位於南美的3000平方公里極高能宇宙線AUGER實驗，南極的立方公里中微子ICECUBE實驗，歐洲的伽馬天文定點觀測CTA裝置）形成極好的互補，在國際上形成強大的吸引力。在提高伽馬射線測量的空間解析度、多手段向低閾能延伸、擴展對極高能宇宙線觀測能力等方面形成多方國際合作，在短時間內引進國內、外新的實驗。同時也為開展大氣、氣象、空間環境等多種形式的前沿科學交叉研究提供實驗平台，為國家相關科技發展需求做出重要的貢獻。

2. 科學家找到暗物質和暗能量了嗎

宇宙起源於大爆炸，這已被當今絕大多數天文學家及物理學家所接受。與大爆炸有關的一些研究及發現已經獲得了諾貝爾獎，不過關於宇宙大爆炸的研究仍然遇到了很多棘手的問題。

在暗物質和暗能量沒有被發現之前，誰也不能說宇宙中的的確確存在著暗物質和暗能量。如果今天問為什麼宇宙會加速膨脹？這個問題至今還要掛上一個問號。目前暗能量也好，說萬有引力有問題也罷，都處在猜想階段，無法對宇宙的加速膨脹的原因給出確切回答。浩瀚的宇宙還有很多問題等待著去解決。

3. 捕捉宇宙「黑勢力」——暗物質與暗能量探測

出品：科普中國

製作：繆子文化 崔二亮

監制：中國科學院計算機網路信息中心

眾里尋他千網路。驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處。

——辛棄疾《青玉案·元夕》

關於暗物質和暗能量的研究由來已久，自19世紀末期20世紀初期「暗體」的概念提出至今，作為可能占宇宙絕大部分質量的存在，我們又是如何對它們進行探測的呢？

暗物質和暗能量或占宇宙絕大部分質量

許多大尺度和精確的天文觀測表明，宇宙中存在大量的暗能量和暗物質。通過對比發光物質、X射線示蹤和引力透鏡構建的質量分布，發現引力透鏡構建的質量分布與星系分布重合，遠優於前兩種情況。這就表明，宇宙中存在大量「看不見的」物質。

遙遠星系紅移現象的精確觀測表明宇宙膨脹過程的後半段是加速的。宇宙微波背景輻射(cosmic microwave background, CMB)的觀測表明宇宙是平坦的，這意味著宇宙整體的物質密度近似等於宇宙大爆炸理論中提出的臨界密度。但是，把現有暗物質和普通物質的觀測總量加起來遠不夠這個臨界密度，這就需要有額外的物質即暗能量來貢獻額外質量。

宇宙大尺度質量密度的傅立葉譜也支持暗能量存在的假設。由歐洲空間局(European Space Agency, ESA)2009年發射升空的普朗克衛星在2013年傳回的最新的各向異性的宇宙微波背景輻射圖以目前能達到的最高精度顯示，整個宇宙的質量能量成分為：4.9%的普通可見物質，26.8%的暗物質以及68.3%的暗能量。這意味著，暗物質占物質總量的84.5%，而暗能量和暗物質加起來占整個質量能量成分的95.1%。也就是說，對於占宇宙絕大部分質量的暗物質和暗能量，我們竟然毫無知覺！

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4. 可推動宇宙的暗能量，究竟是怎樣的一種能量呢

英國的一項實驗未能找到一個可以解釋宇宙大部分質量的粒子的證據。但顯然這個搜索還沒有結束。

以變色龍粒子為特徵的修正引力理論下形成的星系的模擬。

當宇宙學家觀察宇宙膨脹的方式時，他們發現的物質理論不能解釋宇宙的大部分能量。他們將這種未知能量稱為「暗能量」，理論家們試圖通過提出未被發現的粒子和相應的場來解釋它。眾多實驗都未能找到此類粒子的證據，但在物理學中，這不一定是件壞事。

該研究的作者之一、英國諾丁漢大學物理學和天文學副教授Clare Burrage告訴天文在線：「我們並沒有排除一切。」「還有一個參數窗口可以說是更加有趣的。」

1998年對最遙遠的超新星的兩次觀測顯示，宇宙不僅在膨脹，而且這種擴張正在加速。解釋這種膨脹需要一種新的、未被發現的、驅使物質分裂的力量，物理學家稱之為暗能量。從那時起的計算表明，暗能量應該占宇宙總質量和能量的三分之二以上，但我們並不知道能量的實際來源是什麼。

由大型強子對撞機中的緊湊μ子線圈得到的希格斯玻色子產生時的景象。它是通過衰變為強子噴流的質子與電子的碰撞形成的。

物理學家將宇宙中常規物質之間的力，如電磁力，理解為場(你在場中的位置決定了你感受到力的強度)以及相應的粒子(你可以將兩個物質粒子之間的相互作用理解為力粒子的交換)。因此，一些暗能量理論提出，它是一種新的力量，太弱了以至於人們無法在地球上觀察到它，這種力量有一個相應的粒子；這些被提出的粒子有例如變色龍或Symmteron這樣的名字。計算證據表明，變色龍理論是一種可行的暗能量理論，而之所以將其命名為「變色龍」，是因為它們的特性取決於它們所處的環境。

這些結果證實了美國一組科學家在2017年發表的一篇論文中的一組類似結果，盡管檢測方案略有不同。這個2017年的項目的負責人、加州大學伯克利分校、並未參與這項新研究的Holger Müller在一封電子郵件中告訴天文在線，這篇論文「質量非常高，證實了我們早先的限制」。 「他們使用了相似但並不相同的技術，所以這顯然是對實驗數據的有意義的強化。這篇新論文中的三位科學家伯拉奇、科普蘭和海因茲的一篇理論論文激發了我們研究變色龍的靈感，這一點我應該完全歸功於這篇論文。

重要的是要繼續尋找。Burrage告訴天文在線，這些實驗為一些迭代的變色龍留下了生存的空間。現在的重點是提高這些實驗的靈敏度。

5. 十大暗物質實驗室

1.錦屏地下實驗室 2.美國南達科他州布萊克山山底實驗室

6. 「暗能量」、「暗物質」和「反物質」，這三者有什麼關系

顧名思義，反物質就是反的東西，假定我們生活中的一切都是「正」的，那麼「反」的就是與我們生活「正」的相反的，如反電子、反質子、反原子，以及由這些反原子組成的反物質，如反人、反地球等等。

但這些反物質遇到正物質的時候，就會湮滅，在湮滅中爆發出巨大能量。

這種爆發被認為是迄今為止最完美完全的質量能量釋放，是最干凈徹底的能量爆發，符合愛因斯坦質能方程智能轉換規律。

愛因斯坦質能方程為：E=MC²

根據這個方程，我們可以計算出1克的質量完全釋放可以得到90000000000000（90萬億）焦耳的能量，相當於2500萬度電，或者21510噸TNT炸葯威力。

反物質與正物質湮滅是同質量進行的，因此1克反物質與1克正物質湮滅的能量就是180萬億焦耳。

反物質在我們世界存在十分稀少，所以才能夠讓我們這個世界穩定。否則豈不隨時都湮滅了？

現在科學界鎖定了「軸子」進行研究，看是不是暗物質的組成。這種「軸子」是一種非常輕的中性粒子，其本徵態與暗物質中的暗物質粒子似乎存在著很強關聯性，需要通過探索來肯定或者排除。

但「軸子」本身也還是一種天體粒子物理和凝聚態物理的預言存在，認為是一種自然界存在的亞原子粒子。

就像反物質研究一樣，暗物質的研究同樣任重道遠。

7. 暗能量研究的實驗裝置有哪些

8. 中國有個錦屏實驗室，那裡是研究暗物質的嗎

中國首個、世界最深的極深地下實驗室——中國錦屏地下實驗室就位於地下2400米，主要研究暗物質。深埋地下，實驗室幾乎沒有宇宙射線干擾。也許就在不久的將來，這里的新發現很可能會引發物理學的一場革命。

中國錦屏地下實驗室位於四川省雅礱江錦屏山隧道中間位置。中國錦屏地下實驗室正式啟動新階段建設，「極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施」項目正式進駐地底，開始安裝實驗設備。

△圖為中國錦屏地下實驗室（一期）

中國錦屏地下實驗室正是採取第三種方法來探測暗物質。所以，地下2400米是絕佳的實驗環境。在探測過程中，暗物質可能會受到宇宙射線的影響，而在地表深處，宇宙射線量僅為表面的約億分之一。在這個相對「干凈」的地方進行實驗，可以避免很多干擾因素來「打擾」實驗進行。

9. 中國錦屏實驗室，它在地下多少米深呢

首個由清華大學作為獨立法人單位承擔的國家重大科技基礎設施——「極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施」啟動儀式在四川省雅礱江錦屏山隧道舉行，標志著由清華大學和雅礱江流域水電開發有限公司共同建設的中國首個、世界最深的極深地下實驗室——「中國錦屏地下實驗室」進入加快建設新階段。

「中國錦屏地下實驗室」建成投入使用，成為我國首個、全球最深的地下實驗室。清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司簽署協議，共同建設「中國錦屏地下實驗室」二期工程，將地下可用實驗空間由原來的4000立方米增加到30萬立方米。

「極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施」項目面向超越當前粒子物理標准模型的新粒子和新物理的重大基礎前沿研究，開展暗物質直接探測實驗、無中微子雙貝塔衰變實驗，以及核天體物理領域關鍵核素合成過程和恆星演化等基礎科學前沿研究，探究極深地下近零宇宙射線本底條件下各類基礎前沿領域探測新機理、新方法、新技術，發展極低輻射本底屏蔽新方法與新技術，為我國粒子物理和核物理領域的重大基礎前沿物理問題研究提供平台支撐

10. 下列屬於暗能量研究的實驗裝置有哪些

世界主復要科技強國建立大型巡天制實驗裝置來研究暗能量，下列屬於暗能量研究的實 驗裝置有：
A 普朗克衛星
B 暗能量巡天(DES)
C 大型綜合巡天望遠鏡(LSST)
D 平方公里陣列射電望遠鏡(SKA)