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出版者:

作者:Lakshmi Bhaskaran

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2005-12

价格:282.00元

装帧:

isbn号码:9789812453846

丛书系列:

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好的，这是一份图书简介，内容与您提供的书名无关，并力求详尽自然。 --- 《星尘的回响：宇宙暗物质的追寻与理论前沿》 作者： 艾莉森·维斯特伍德 博士 译者： 李明远 出版社： 寰宇科学出版社 内容简介 在浩瀚无垠的宇宙图景中，我们赖以生存的恒星、行星、气体和尘埃——所有这些我们能直接观测到的物质——仅仅占据了总质量和能量的不到5%。剩下的95%以上，隐藏在黑暗之中，构成了宇宙中最深邃的谜团：暗物质与暗能量。 《星尘的回响：宇宙暗物质的追寻与理论前沿》并非一本科普入门读物，而是为对粒子物理、宇宙学以及天体物理学有一定基础的读者量身打造的一部深度探索之作。本书聚焦于当前科学界最为前沿且最具挑战性的领域之一：暗物质的本质、探测方法及其对宇宙结构的深远影响。 本书结构与核心内容： 第一部分：宇宙学的基石与暗物质的引力证据 本部分首先回顾了标准宇宙学模型（Lambda-CDM模型）的建立过程，并系统梳理了迄今为止，支持暗物质存在的关键观测证据。作者细致地解析了以下几个方面： 星系旋转曲线的异常： 经典牛顿力学在描述旋涡星系边缘恒星运动速度时遇到的矛盾，以及如何通过引入非可见的质量晕来解决这一难题。 引力透镜效应的量化分析： 阐述如何利用星系团、单个星系对背景光源的弯曲程度，精确测绘出暗物质分布的密度轮廓，特别是对弱引力透镜观测中的系统误差处理进行了深入探讨。 宇宙微波背景（CMB）的极化与各向异性： 结合普朗克（Planck）卫星的最新数据，分析CMB中的温度和极化涨落如何精确地限制了重子物质与暗物质的比例，并讨论了早期宇宙中声波振荡（Baryon Acoustic Oscillations, BAO）作为“宇宙标尺”的作用。 大型结构形成与模拟： 深入探讨“冷暗物质”（CDM）如何通过提供引力支架，驱动了宇宙网的形成，并对比了N体模拟（N-body Simulations）与真实观测之间的吻合程度与差异（如“卫星星系失配问题”）。 第二部分：暗物质的候选者与粒子物理模型 在确立了暗物质的必要性之后，本书将焦点转向“它究竟是什么？”。作者摒弃了对WIMP（弱相互作用重质量粒子）的过度依赖，全面审视了当前所有主要的理论候选者： 超越标准模型（BSM）的粒子： 详尽分析了超对称理论（SUSY）中的中微子（Neutralino）作为经典WIMP的潜力与局限性。同时，本书对惰性中微子（Sterile Neutrinos）进行了专题讨论，分析了它们可能在低能核反应中留下的信号。 轻量级粒子： 重点探讨了轴子（Axions）——解决强CP问题的副产品——的物理性质。书中详细介绍了ADMX（轴子射频腔实验）等实验的原理，以及如何通过极强的磁场诱导轴子转化为微波光子。 原初黑洞（PBHs）： 讨论了在宇宙暴胀早期形成的原初黑洞作为暗物质的可能性，包括利用LIGO/Virgo的引力波事件数据对其质量窗口的限制。 暗扇区理论： 介绍了更复杂的“暗光子”和“暗电磁力”模型，这些理论假设暗物质与普通物质之间存在除引力之外的微弱交互作用，并探讨了这些交互作用可能导致的非引力信号。 第三部分：前沿探测策略与实验技术突破 本书的第三部分是全书的亮点，它深入剖析了科学家们为捕捉这些隐形粒子所采用的三大类探测策略，并着重介绍了最新一代实验的设计哲学和遇到的技术挑战： 1. 直接探测： 详细讲解了基于液态氙（如XENONnT, LZ实验）和液态氩（如DarkSide）的探测器如何努力将背景噪声降低到前所未有的水平，以期捕获暗物质粒子与原子核发生弹性碰撞时产生的微弱闪烁光和电离信号。书中特别分析了如何区分来自中微子或氡气的真实信号与潜在的暗物质信号。 2. 间接探测： 探讨了通过寻找暗物质湮灭或衰变产生的可探测粒子（如伽马射线、反物质）的方法。重点分析了费米-伽马射线空间望远镜（Fermi-LAT）对银河系中心和矮星系中过量伽马射线信号的分析，以及AMS-02（阿尔法磁谱仪）对正电子分数异常的精确测量。 3. 加速器产生： 讨论了在大型强子对撞机（LHC）等高能对撞机中，尝试“创造”暗物质粒子的努力，特别是如何通过测量“缺失的横向能量”来推断暗物质粒子的存在。 本书的独特价值： 《星尘的回响》不仅全面回顾了历史成果，更重要的是，它以严谨的学术视角，对当前探测实验面临的“背景抑制瓶颈”、“信号解释困境”以及“模型选择压力”进行了深入的批判性分析。作者强调，成功的暗物质发现可能需要跨学科的、革命性的新颖探测技术，或者对标准模型基础的深刻修正。 本书适合宇宙学研究生、高年级本科生，以及希望在暗物质领域保持与最新研究同步的专业人士阅读。阅读本书，您将站在人类探索宇宙最深层秘密的最前沿。 ---

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