暗能量实验装置

1. 高海拔宇宙线观测站（LHAASO）开始建设，这对我国的太空探索有着什么样的意义

高海拔宇宙线观测站将利用稻城独特的高海拔优势建成有多国参与合作研究的国际高海拔宇宙线研究中心，建设有强大国际竞争力、独具特色、综合开放的科学研究平台，与现有国际三大宇宙线研究中心（位于南美的3000平方公里极高能宇宙线AUGER实验，南极的立方公里中微子ICECUBE实验，欧洲的伽马天文定点观测CTA装置）形成极好的互补，在国际上形成强大的吸引力。在提高伽马射线测量的空间分辨率、多手段向低阈能延伸、扩展对极高能宇宙线观测能力等方面形成多方国际合作，在短时间内引进国内、外新的实验。同时也为开展大气、气象、空间环境等多种形式的前沿科学交叉研究提供实验平台，为国家相关科技发展需求做出重要的贡献。

2. 科学家找到暗物质和暗能量了吗

宇宙起源于大爆炸，这已被当今绝大多数天文学家及物理学家所接受。与大爆炸有关的一些研究及发现已经获得了诺贝尔奖，不过关于宇宙大爆炸的研究仍然遇到了很多棘手的问题。

在暗物质和暗能量没有被发现之前，谁也不能说宇宙中的的确确存在着暗物质和暗能量。如果今天问为什么宇宙会加速膨胀？这个问题至今还要挂上一个问号。目前暗能量也好，说万有引力有问题也罢，都处在猜想阶段，无法对宇宙的加速膨胀的原因给出确切回答。浩瀚的宇宙还有很多问题等待着去解决。

3. 捕捉宇宙“黑势力”——暗物质与暗能量探测

出品：科普中国

制作：缪子文化 崔二亮

监制：中国科学院计算机网络信息中心

众里寻他千网络。蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。

——辛弃疾《青玉案·元夕》

关于暗物质和暗能量的研究由来已久，自19世纪末期20世纪初期“暗体”的概念提出至今，作为可能占宇宙绝大部分质量的存在，我们又是如何对它们进行探测的呢？

暗物质和暗能量或占宇宙绝大部分质量

许多大尺度和精确的天文观测表明，宇宙中存在大量的暗能量和暗物质。通过对比发光物质、X射线示踪和引力透镜构建的质量分布，发现引力透镜构建的质量分布与星系分布重合，远优于前两种情况。这就表明，宇宙中存在大量“看不见的”物质。

遥远星系红移现象的精确观测表明宇宙膨胀过程的后半段是加速的。宇宙微波背景辐射(cosmic microwave background, CMB)的观测表明宇宙是平坦的，这意味着宇宙整体的物质密度近似等于宇宙大爆炸理论中提出的临界密度。但是，把现有暗物质和普通物质的观测总量加起来远不够这个临界密度，这就需要有额外的物质即暗能量来贡献额外质量。

宇宙大尺度质量密度的傅立叶谱也支持暗能量存在的假设。由欧洲空间局(European Space Agency, ESA)2009年发射升空的普朗克卫星在2013年传回的最新的各向异性的宇宙微波背景辐射图以目前能达到的最高精度显示，整个宇宙的质量能量成分为：4.9%的普通可见物质，26.8%的暗物质以及68.3%的暗能量。这意味着，暗物质占物质总量的84.5%，而暗能量和暗物质加起来占整个质量能量成分的95.1%。也就是说，对于占宇宙绝大部分质量的暗物质和暗能量，我们竟然毫无知觉！

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4. 可推动宇宙的暗能量，究竟是怎样的一种能量呢

英国的一项实验未能找到一个可以解释宇宙大部分质量的粒子的证据。但显然这个搜索还没有结束。

以变色龙粒子为特征的修正引力理论下形成的星系的模拟。

当宇宙学家观察宇宙膨胀的方式时，他们发现的物质理论不能解释宇宙的大部分能量。他们将这种未知能量称为“暗能量”，理论家们试图通过提出未被发现的粒子和相应的场来解释它。众多实验都未能找到此类粒子的证据，但在物理学中，这不一定是件坏事。

该研究的作者之一、英国诺丁汉大学物理学和天文学副教授Clare Burrage告诉天文在线：“我们并没有排除一切。”“还有一个参数窗口可以说是更加有趣的。”

1998年对最遥远的超新星的两次观测显示，宇宙不仅在膨胀，而且这种扩张正在加速。解释这种膨胀需要一种新的、未被发现的、驱使物质分裂的力量，物理学家称之为暗能量。从那时起的计算表明，暗能量应该占宇宙总质量和能量的三分之二以上，但我们并不知道能量的实际来源是什么。

由大型强子对撞机中的紧凑μ子线圈得到的希格斯玻色子产生时的景象。它是通过衰变为强子喷流的质子与电子的碰撞形成的。

物理学家将宇宙中常规物质之间的力，如电磁力，理解为场(你在场中的位置决定了你感受到力的强度)以及相应的粒子(你可以将两个物质粒子之间的相互作用理解为力粒子的交换)。因此，一些暗能量理论提出，它是一种新的力量，太弱了以至于人们无法在地球上观察到它，这种力量有一个相应的粒子；这些被提出的粒子有例如变色龙或Symmteron这样的名字。计算证据表明，变色龙理论是一种可行的暗能量理论，而之所以将其命名为“变色龙”，是因为它们的特性取决于它们所处的环境。

这些结果证实了美国一组科学家在2017年发表的一篇论文中的一组类似结果，尽管检测方案略有不同。这个2017年的项目的负责人、加州大学伯克利分校、并未参与这项新研究的Holger Müller在一封电子邮件中告诉天文在线，这篇论文“质量非常高，证实了我们早先的限制”。 “他们使用了相似但并不相同的技术，所以这显然是对实验数据的有意义的强化。这篇新论文中的三位科学家伯拉奇、科普兰和海因兹的一篇理论论文激发了我们研究变色龙的灵感，这一点我应该完全归功于这篇论文。

重要的是要继续寻找。Burrage告诉天文在线，这些实验为一些迭代的变色龙留下了生存的空间。现在的重点是提高这些实验的灵敏度。

5. 十大暗物质实验室

1.锦屏地下实验室 2.美国南达科他州布莱克山山底实验室

6. “暗能量”、“暗物质”和“反物质”，这三者有什么关系

顾名思义，反物质就是反的东西，假定我们生活中的一切都是“正”的，那么“反”的就是与我们生活“正”的相反的，如反电子、反质子、反原子，以及由这些反原子组成的反物质，如反人、反地球等等。

但这些反物质遇到正物质的时候，就会湮灭，在湮灭中爆发出巨大能量。

这种爆发被认为是迄今为止最完美完全的质量能量释放，是最干净彻底的能量爆发，符合爱因斯坦质能方程智能转换规律。

爱因斯坦质能方程为：E=MC²

根据这个方程，我们可以计算出1克的质量完全释放可以得到90000000000000（90万亿）焦耳的能量，相当于2500万度电，或者21510吨TNT炸药威力。

反物质与正物质湮灭是同质量进行的，因此1克反物质与1克正物质湮灭的能量就是180万亿焦耳。

反物质在我们世界存在十分稀少，所以才能够让我们这个世界稳定。否则岂不随时都湮灭了？

现在科学界锁定了“轴子”进行研究，看是不是暗物质的组成。这种“轴子”是一种非常轻的中性粒子，其本征态与暗物质中的暗物质粒子似乎存在着很强关联性，需要通过探索来肯定或者排除。

但“轴子”本身也还是一种天体粒子物理和凝聚态物理的预言存在，认为是一种自然界存在的亚原子粒子。

就像反物质研究一样，暗物质的研究同样任重道远。

7. 暗能量研究的实验装置有哪些

8. 中国有个锦屏实验室，那里是研究暗物质的吗

中国首个、世界最深的极深地下实验室——中国锦屏地下实验室就位于地下2400米，主要研究暗物质。深埋地下，实验室几乎没有宇宙射线干扰。也许就在不久的将来，这里的新发现很可能会引发物理学的一场革命。

中国锦屏地下实验室位于四川省雅砻江锦屏山隧道中间位置。中国锦屏地下实验室正式启动新阶段建设，“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”项目正式进驻地底，开始安装实验设备。

△图为中国锦屏地下实验室（一期）

中国锦屏地下实验室正是采取第三种方法来探测暗物质。所以，地下2400米是绝佳的实验环境。在探测过程中，暗物质可能会受到宇宙射线的影响，而在地表深处，宇宙射线量仅为表面的约亿分之一。在这个相对“干净”的地方进行实验，可以避免很多干扰因素来“打扰”实验进行。

9. 中国锦屏实验室，它在地下多少米深呢

首个由清华大学作为独立法人单位承担的国家重大科技基础设施——“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”启动仪式在四川省雅砻江锦屏山隧道举行，标志着由清华大学和雅砻江流域水电开发有限公司共同建设的中国首个、世界最深的极深地下实验室——“中国锦屏地下实验室”进入加快建设新阶段。

“中国锦屏地下实验室”建成投入使用，成为我国首个、全球最深的地下实验室。清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司签署协议，共同建设“中国锦屏地下实验室”二期工程，将地下可用实验空间由原来的4000立方米增加到30万立方米。

“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”项目面向超越当前粒子物理标准模型的新粒子和新物理的重大基础前沿研究，开展暗物质直接探测实验、无中微子双贝塔衰变实验，以及核天体物理领域关键核素合成过程和恒星演化等基础科学前沿研究，探究极深地下近零宇宙射线本底条件下各类基础前沿领域探测新机理、新方法、新技术，发展极低辐射本底屏蔽新方法与新技术，为我国粒子物理和核物理领域的重大基础前沿物理问题研究提供平台支撑

10. 下列属于暗能量研究的实验装置有哪些

世界主复要科技强国建立大型巡天制实验装置来研究暗能量，下列属于暗能量研究的实 验装置有：
A 普朗克卫星
B 暗能量巡天(DES)
C 大型综合巡天望远镜(LSST)
D 平方公里阵列射电望远镜(SKA)