暗物质能量和暗能量对宇宙理论的挑战

暗物质能量和暗能量对宇宙理论的挑战

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CSDN

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https://blog.csdn.net/2301_76203924/article/details/143827136

暗物质和暗能量是现代宇宙学研究中的两大核心问题，它们对宇宙学理论提出了巨大的挑战。首先，暗物质和暗能量分别占宇宙总质量的23%和73%，而我们通常可见的重子物质只占大约4%。这种分布使得暗物质和暗能量成为宇宙演化和结构形成的关键因素。

暗物质的存在主要是通过其引力效应间接观测到的，例如星系旋转曲线、引力透镜效应以及大尺度结构的形成等。然而，尽管我们已经积累了大量的间接证据，但至今仍未找到暗物质的具体粒子候选者。最流行的暗物质粒子模型是大质量弱相互作用粒子（WIMP），但这些粒子至今未在实验中被直接探测到。

中科院紫金山天文台和PandaX实验组合作在轻暗物质探测方面取得重要进展

暗能量被认为是导致宇宙加速膨胀的主要驱动力。这一现象最早是通过对Ia型超新星的观测发现的，观测结果显示远处的超新星亮度较暗，表明宇宙正在加速膨胀。目前，最广泛接受的暗能量模型是宇宙学常数模型，即认为暗能量是一种真空能量或动态场。然而，这一模型面临诸多理论困境，例如为什么宇宙学常数如此之小但又不为零的问题。此外，有研究提出暗能量可能随时间变化，甚至可能在未来消失或反转。

高速Ia型超新星SN 2017fgc的观测研究 …

为了应对这些挑战，科学家们提出了多种替代理论和模型。例如，一些研究者探讨了修改广义相对论的可能性，认为宇宙尺度上的引力定律可能需要调整。另外，也有研究者提出暗能量可能是由额外维度引起的诱导物质。

总之，暗物质和暗能量对宇宙学理论提出了重大挑战，不仅需要我们重新审视现有的物理模型，还需要进一步的观测和实验来揭示它们的本质。未来的研究方向包括更精确的宇宙学观测、更先进的粒子物理实验以及对现有理论的深入分析和改进。

来源：

1. Edmund J. Copeland, M. Sami et al. “Dynamics of dark energy.” International Journal of Modern Physics D(2006).
2. Bin Wang, E. Abdalla et al. “Dark matter and dark energy interactions: theoretical challenges, cosmological implications