不屬於暗能量研究的實驗裝置

❶ 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)

❷ 暗能量是什麼細數那些前沿暗能量理論與實驗

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。

圖解：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，他們發現當今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，這不談旁一定是件壞事。

圖解：今期與帶櫻早期的宇宙質能分布餅圖

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。

圖解：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。

在英國工作的研究人員此前曾提出，如果這些力量存在，可能可以通過一種類似於伽利略從比薩斜塔頂部扔下兩個球的特殊實驗來檢測到。研究人員將一個杏仁大小的鋁球固定在一根桿子上，這樣它就可以四處移動，接著把它放在一個極端的真空室里。然後，他們泵浦並捕獲了一個冷的銣原子脈沖，最後釋放陷阱。研究人員使用了一種名為原子干涉測量的檢測方案，基於將特製的激光照射到原子上，測量原子如何朝著不同位置的鋁球移動的變化程度，以尋找與理論預期的最微小的加速度差異。

根據這篇發表在《物理評論快報》上的論文，實驗發現，如果變色龍粒子或對稱粒子存在，那也會因為它們的影響太小而導致無法用這種裝置測量。這種無效的結果很重要——它告訴理論家和實驗學家去別處尋找能夠解釋暗能量的粒子。

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，證實了我們含行橡早先的限制」。 「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。

參考資料

1.Wikipedia網路全書

2.天文學名詞

3. Ryan F. Mandelbaum- 天文在線-羅導

轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處

❸ 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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❹ 如何開發利用暗能量

作品完成時間： 2018-11-12

前段時間，一個想法在我腦海中悄然而生，於是我便迫不及待地記了下來。這個想法就是關於如何開發暗能量的，本文將對此進行描述。本文的所有推導均符合科學常識，不存在任何自造概念。

在我們生活的世界中，盡管我們無法察覺，但是不計其數的粒子在每時每刻地穿透我們的身體。他們似乎與我們的世界不存在絲毫相互作用。盡管他們是如此的狡猾，但是我還是發現了他們的蹤跡。他們確實和我們相氏顫互作用。我是通過場源的加速運動發現了他們的伎倆的，並知道如何獲取暗能量。

下面我先從電荷運動開始做討論。

如果兩個同種電荷被連接在一起，然後勻速運動，那麼電荷的受力情況是怎樣的呢？

如圖 1所示，P1和P2是同種電荷，當靜止時，P1受到的力為F，方向垂直向上。如果P1和P2以速度v勻速運動，那麼在一定時間t內運行到A'和B'位置。電場傳播是需要時間的，此時，P1在A'位置受到電場力逗核攔實際上是P2在B位置激發出來的電場E產生的。但是，因為P1存在一個速度v，在P1看來，彷彿電場是P2從B'位置激發出來的E'，所以，P1受到的力為F'（減少了），方向仍然是垂直向上。

如果P1和P2之間的距離為L，運動速度為v，場傳播速度為c，那麼A和A'之間的距離d是固定的。也就是說，在時刻t1，P2激發的電場，必然在t2時刻打到P1。t1和t2之間的時間t是固定的，

。打到P1的電場的速度的水平分量必然等於v，如果不是v，那麼就無法撞擊P1。也就是說，P2發出的電場，只有其速度的水平分量為v的才能撞擊到P1，其它方向的電場是無法與P1相遇的。因為P1有一個水平方山胡向的運動，電場E作用到P1時勢必減弱。因此，在P1看來，彷彿電場是P2從B'位置激發出來的E'，電場強度變弱，這種勻速運動的情況，E'和E的強度關系符合洛倫茲變換。

如果兩個異種電荷被連接在一起，然後做加速運動，那麼電荷的受力情況是怎樣的呢？

如圖 2所示，P1和N2是異種電荷，當靜止時，P1受到的力為F，方向垂直向下。如果P1和N2以加速度運動，那麼在一定時間t內運行到A'和B'位置。B''是假設電荷以速度v3勻速運動的位置。電場傳播是需要時間的，此時，P1在A'位置受到電場力實際上是N2在B位置激發出來的電場E產生的。P1存在加速度，在P1看來，彷彿電場是N2從B''位置激發出來的E'，所以，P1受到的力為F'（減少了），方向朝右下方。

如果P1和N2之間的距離為L，初始運動速度為v1=0，加速度為a，場傳播速度為c，那麼A和A'之間的距離d是固定的。也就是說，在時刻t1，N2激發的電場，必然在t2時刻打到P1。t1和t2之間的時間t是固定的，

。打到P1的電場的速度的水平分量v3必然大於v1且小於v2，如果小於等於v1或大於v2，那麼就無法撞擊P1。也就是說，N2發出的電場，只有其速度的水平分量大於v1且小於v2才能撞擊到P1，其它方向的電場是無法與P1相遇的。因為P1有一個水平方向的運動v2，電場E作用到P1時勢必減弱。又因為電場E的水平速度小於v2，所以在P1看來，彷彿電場是N2從B''位置激發出來的E'，且電場強度變弱。

有趣的事情發生了。如果對異種電荷P1和N2進行加速，那麼電荷將在其運動的方向上多了一個額外的力。到底是誰對電荷做功呢？顯然是電場對電荷做功了。那麼電場又是什麼？根據牛頓第三定律，即，物體的力和反作用力總是相等的，可以推斷電場本身是一種暗物質，否則無法解析清楚誰對電荷做功，也無法解析電荷的反作用力給了誰。

如果兩個同種電荷被連接在一起，然後做減速運動，那麼電荷的受力情況是怎樣的呢？

如圖 3所示，P1和P2是同種電荷，當靜止時，P1受到的力為F，方向垂直向上。如果P1和P2以減速度運動，那麼在一定時間t內運行到A'和B'位置。B''是假設電荷以速度v3勻速運動的位置。電場傳播是需要時間的，此時，P1在A'位置受到電場力實際上是P2在B位置激發出來的電場E產生的。P1存在減速度，在P1看來，彷彿電場是P2從B''位置激發出來的E'，所以，P1受到的力為F'（減少了），方向朝右上方。

如果P1和P2之間的距離為L，減速後運動速度為v2=0，減速度為a，場傳播速度為c，那麼A和A'之間的距離d是固定的。也就是說，在時刻t1，P2激發的電場，必然在t2時刻打到P1。t1和t2之間的時間t是固定的，

。打到P1的電場的速度的水平分量v3必然大於v2且小於v1，如果小於等於v2或則大於v1，那麼就無法撞擊P1。也就是說，P2發出的電場，只有其速度的水平分量大於v2且小於v1才能撞擊到P1，其它方向的電場是無法與P1相遇的。又因為電場E的水平速度大於v2，所以在P1看來，彷彿電場是P2從B''位置激發出來的E'，且電場強度變弱。

同樣，如果是同種電荷做減速運動，那麼電荷P1和P2都存在一個向右的額外加速度。這個加速度同樣是電場賦予的。因此，不管是同種電荷和還是異種電荷，都可以通過減速或者加速獲得一個額外的做功，這個做功就是暗能量的獲取。換句話說，可以通過對電荷進行加速或者減速來獲取暗能量。

下面開始談論怎樣才能有效地獲取暗能量。

為了方便後續的描述，在這里先定義一些術語。

在場中運動的物體。觀測者的運動速度不同，觀察到的場強不同，場對觀測者的作用不同。

場傳播速度的一個分量，這個分量的方向與觀測者的運動方向相同，使用Vt表示。

場切線速率與場傳播速度速率之比，使用R表示。

場切線速度減觀測者速，使用Vr表示。

場切線速率與場傳播速度速率之比，使用Rr表示。

觀測者觀測到的與其運動方向一致的場強，數值上

，其中，E為觀測者不運動時觀察到的場強，c為場的傳播速度。

為了簡化問題，現在假設兩個異種電荷被連接在一起，速度從0開始做加速運動。

如圖 4所示，電荷從速度0開始以速度a進行加速運動。當運行一段時間t秒，電場到達A'，這時P1受到的電場力為F'，方向朝右下方。假設電場的傳播速度是c，那麼可以近似推導F'的水平分量公式。

故，相對電場切線分量比等於：

公式1

如公式 1所示，因為加速度a不可能很大，L也不可能很大，所以Rr值很小，電場力F'的水平分量小的可憐。因此，想開發和利用暗能量相當困難。現在看能否積少成多。

現在先看看圓周運動情況如何。

把異種電荷P1和N2安裝在一個圓盤上，圓盤順時針旋轉。

如圖 5所示，A和B處分別是異種電荷P1和N2，在一定時間t內運行到A』和B』。圓半徑是r，AB的長度L，∠BOB』=∠AO』B』大小為θ，角速度ω，P1和N2的線速度為v。

現在推導電場在A』和B』的相對切線場強。

也就是說，如果兩個電荷靜止時相互間的庫侖力是1牛頓，那麼當轉速達每秒100轉時，每個電荷獲得切線方向的額外的力為2微牛，總受力4微牛。

從以上推導可知，如果提高角速度ω，那麼可以獲得較大的切線分量；遺憾的是，物體轉速是有極限的，不能無限增大，速度越高，摩擦越大，損耗越大。

另外，減低c值也是一個選擇。使用高折射率晶體隔開電荷，從而降低c值，這依賴材料科學的發展。

第三個選擇是加強電荷之間的相互作用力。

第四個選擇是在圓盤上裝滿電荷對，通過積少成多的方法來獲得較大的切線力。

下面討論電荷之間是否存在相互削弱的情況，如果不存在，那麼積少成多的方法是可行的。

把異種電荷放在圓盤的同一面上，研究他們之間的相互作用。

如圖 6所示，異種電荷分布在兩個同心圓上，圓心為O，A和B位置分別是異種電荷P1和N2，C和D位置分別是異種電荷N1和P2，A、C位於大圓的弧上，C、D位於小圓的弧上，大圓半徑為r1，小圓半徑為r2，∠COA大小為θ。圓盤順時針轉動，角速度ω，經過特定時間t1，P1和N2運行到A』和B』，經過特定時間t2，N1和P2運行到C』和D』。圖中，綠色線表示產生順時針力矩的電場線，紅色線表示產生逆時針力矩的電場線。

電荷N1在C位置激發電場，經過t1時間穿過A』，電荷P1在A位置激發電場，經過t2時間穿過C』。顯然，在N1觀察到A激發的電場速度大於P1觀察到的N1激發的電場，因此N1受到P1的吸引力大於P1受到N1的吸引力。因此，圓盤增加了一個額外的順時針力矩。

同理可以推導處P2受到N2的吸引力大於N2受到P2的吸引力。因此，圓盤增加了一個額外的順時針力矩。

從圖可以看出，N2對N1的作用是紅線，即降低圓盤的轉速，P2對P1的作用是綠線，即提高圓盤的轉速。到底哪個作用大一點呢？

P2觀察到P1電場的切線場強分量（逆時針分量）推導：

N2觀察到N1電場的切線場強分量（順時針分量）推導：

因為電場與距離平方成反比，故

N1在B』處激發的電場（順時針）除以P1在D』處激發的電場（逆時針）：

逆時針減去順時針的分量比差：

因此，逆時針的分量大，P1對P2的作用大於N1對N2的作用。

同樣可以推導，N2對N1的作用大於P2對P1的作用，逆時針的分量大。

同樣，經過推導，發現P1對N2和N2的P1的作用都是順時針作用，和為

同樣，經過推導，發現N1對P2和P2對N1的作用都是順時針作用，和為

經過以上推導可知，同一面上相鄰兩個同心圓上的電荷存在吸引也存在排斥，會增加順時針力矩也會增加逆時針力矩，他們之間的作用相互抵消。在同一個圓上的異種電荷之間的相互作用會增加順時針力矩。因此，在同一平面上，可以在不同的同心圓上交錯地放置異種電荷，不會阻礙圓盤的轉動，這樣就可以實現積少成多。

以上推導都是使用電場來進行的，但是電場不好實現，磁場更好實現。下面展示一個理論上可以抽取暗能量的裝置。

圖 7是使用永久磁鐵來獲取暗能量的示意圖。因為積少成多是可以的，所以在圓盤上交錯地排列著磁鐵，然後順時針轉動就可以獲取到暗能量。根據推導可知，場強越強，獲得額外力矩就越大。如果想獲取更強的磁場，那麼可以考慮電磁鐵，不過要考慮損耗的電能多還是獲取到的暗能量更多。

圖8是一個最簡單的磁動機，由轉動磁鐵和固定磁鐵構成。轉動磁鐵在A和C受到的磁場力是不相等的。轉動磁鐵是觀察者，在A時，轉動磁鐵向著固定磁鐵運動，因為他的運動方向迎著磁場的傳播方向，所以他觀察到的結果是磁場變強了，受到的吸引力增大，大小是：F* (1+v/c)，其中，F是他在這個位置不動時受到的磁場力；在C時，轉動磁鐵遠離固定磁鐵，因為他的運動方向與磁場的傳播方向相同，所以他觀察到的結果是磁場變弱了，受到的吸引力變小，大小是：F* (1-v/c)，其中，F是他在這個位置不動時受到的磁場力。在B時，他觀察到一個橫向的磁場，所以他受到一個橫向的磁場力，大小是：F*v/c，其中，F是他在這個位置不動時受到的磁場力。從以上分析可知，v速度越快，額外受力就越大。我把這種效應叫做「觀測效應」。

本文已經比較系統地介紹了如何獲取暗能量。由於場傳播速度很快，導致獲取暗能量比較困難，但是，至少理論上可以獲取暗能量。是否能夠順利地獲取暗能量離不開實驗的不斷改進。下一步，本人將探討如何利用暗能量來實現無工質推進。

本文存在錯誤的地方，如果弄懂我寫的《場子論》就會發現。