作品简介

从20世纪40年代提出暗物质概念以来,宇宙观察中发现的很多引力现象都表明宇宙中隐藏了大量的暗物质,其质量约占宇宙物质总质量的85%。除了引力外,难道真的没有其他办法“看”到它了吗?为此,从20世纪末就开始了一场侦测暗物质的大战。由被动到主动,从地下到水下,从高空到太空的侦测活动不断。科学家们采用了所能想到的各种探测手段,使用了各种可能的辨别或判断暗物质的分析方法,想尽快揭示出深藏在宇宙中的秘密,将暗藏在宇宙中的物质大白于天下。暗物质和暗能量被认为是21世纪物理天空中的两朵乌云。揭开这两朵乌云的面纱将会对宇宙、对物质世界的认识带来革命性的突破。我国也不例外,为探知暗物质建立了世界*深的地下实验室,开展了直接寻找暗物质碰撞的实验,发射了专门探测暗物质的卫星,进展异常迅速,举世瞩目。本书旨在向读者深入浅出、图文并茂地介绍有关“暗物质”的基本知识,了解暗物质的来由、侦测暗物质的方法和手段及其艰苦历程,也展望了暗物质侦测的前景。

李金,1964年毕业于中国科学技术大学,曾任中科院高能所总师,研究室主任,BES国际合作发言人。曾以访问学者或客座教授身份在美国,日本,英国,法国,台湾等从事高能物理研究工作。近十几年为清华大学客座教授。50多年来从事核反应研究;核爆炸辐射测量;核探测技术研究;高能粒子对撞机谱仪BES的研制,建造和升级;正负电子对撞物理实验研究;近20年从事中微子和暗物质实验等前沿课题研究。曾获科学院重大科研奖和自然科学一等奖、国家自然科学二等奖、国家科学技术进步二等奖、中国物理学会“吴有训物理奖”、获国家政府津和国家“中青年有突出贡献专家”称号。曾发表科学论文和科普文章300余篇,编写了清华大学研究生讲义(现代辐射物理与探测),与他人合著科学书籍(北京谱仪正负电子物理,北京谱仪II正负电子物理)等。现任中国物理C”Chinese Physics C”刊物的科学编委。

作品目录

  • 内容简介
  • 自序
  • 前言
  • 第1章 诡秘暗物质的由来
  • 1.1 什么是暗物质?
  • “暗”的广泛含义
  • 历史上的“暗”物质事件
  • 1.2 诡异的暗物质真的存在吗?
  • 不好理解的旋转曲线
  • 星体光被严重弯曲
  • 奇特的大尺度星系团
  • 子弹星系团的碰撞
  • 宇宙中有多少暗物质?
  • 1.3 可能的暗物质
  • 暗物质天体
  • 暗物质粒子
  • 特别关注的WIMP粒子
  • 1.4 为什么要探寻和研究暗物质
  • 暗物质密切关系到宇宙的生成与演变
  • 梦寐以求的基本粒子
  • 小结
  • 第2章 暗物质的侦测方略
  • 2.1 暗物质粒子的基本性质
  • 必须大胆地猜想
  • 暗物质粒子WIMP可能的性质
  • 2.2 暗物质粒子的侦测方略
  • 两类侦测方案
  • 三种探测方法
  • 2.3 暗物质粒子WIMP的直接探测
  • 暗物质粒子与原子核的碰撞
  • 如何辨别暗物质粒子事件
  • 对探测技术的挑战
  • 2.4 暗物质粒子WIMP的间接探测
  • 暗物质粒子的湮灭
  • 对间接探测技术的要求
  • 2.5 人工产生暗物质粒子
  • 小结
  • 第3章 侦测行动前赴后继
  • 3.1 寻找碰撞的直接侦测
  • 直接探测暗物质的手段
  • 需要在很深的地下进行
  • 必须进行极其严密的辐射屏蔽
  • 活跃在地下的暗物质探测实验
  • 3.2 寻找湮灭的间接侦测
  • 间接探测的基本设想
  • 活跃在世界各地的探寻活动
  • 3.3 人工产生暗物质的尝试
  • 世界上最大的强子对撞机LHC
  • 在LHC上探寻暗物质
  • 小结
  • 第4章 找到暗物质粒子了吗?
  • 4.1 实验证据的表述
  • 4.2 暗物质粒子的迹象或证据
  • 直接探测实验
  • 间接探寻实验
  • 4.3 没有看到任何“暗物质痕迹”
  • SuperCDMS实验
  • XENON100实验
  • 太空实验AMS02
  • 对撞机LHC上探寻无果
  • 4.4 目前还很难回答的问题
  • 4.5 展望未来
  • 更大规模的侦测
  • 更低能量的搜索
  • 采用更新的方法
  • 扩展探寻的范围
  • 小结
  • 第5章 在世界最深的地下寻找暗物质
  • 5.1 最深的地下物理实验室——中国锦屏地下实验室(CJPL)
  • 八年选址、两年建成
  • 良好的地理位置和工作条件
  • 优越的物理实验环境
  • 紧凑的实验室布局
  • 极低的宇宙线强度和辐射水平
  • 5.2 CJPL开展的两个直接探测暗物质的实验
  • CDEX实验
  • PANDAX实验
  • 5.3 中国锦屏地下实验室的未来发展——CJPL-II
  • 建设规划设计
  • 未来可能的实验
  • 小结
  • 后语
  • 参考文献
  • 图片来源
  • 版权声明
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