The Identification of Dark Matter pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Axenides, Minos (EDT)/ Fanourakis, George (EDT)/ Vergados, John (EDT)

出品人:

页数:704

译者:

出版时间:

价格:162

装帧:

isbn号码:9789812708526

丛书系列:

图书标签:

• 暗物质
• 天体物理学
• 宇宙学
• 粒子物理学
• 引力
• 观测宇宙学
• 暗物质探测
• 理论物理学
• 天文学
• 高能物理学

寰宇之谜：暗物质的踪迹与宇宙的未来 书名：《寰宇之谜：暗物质的踪迹与宇宙的未来》 作者： [此处可留空，或填入一个符合物理学研究者气质的虚构姓名，例如：艾萨克·维斯顿] 出版社： [此处可留空，或填入一个专业学术出版社的名称] --- 内容简介 《寰宇之谜：暗物质的踪迹与宇宙的未来》是一部全面、深入且极具前瞻性的著作，它聚焦于现代宇宙学和粒子物理学中最引人入胜、也最令人困惑的议题之一——暗物质。本书旨在为广大学者、资深爱好者以及对宇宙终极奥秘心怀敬畏的读者，构建一座从理论基石到前沿实验的完整桥梁。我们并不满足于仅仅陈述暗物质存在的证据，而是要深度剖析人类探索其本质的每一步艰难历程、每一次突破性的思考，以及我们正站在何种革命性发现的边缘。 本书的叙事结构被精心设计为三大部分，层层递进，引导读者从宏观的宇宙动力学背景，深入到微观的粒子物理学猜想，最终展望探测技术的未来。 第一部：宇宙的骨架——间接证据的构建与解析 本书开篇，我们首先回顾了二十世纪以来，人类是如何一步步意识到我们熟悉的可见物质（重子物质）仅占据宇宙总质能密度的不到5%。第一部将详尽阐述支持“缺失质量”存在的无可辩驳的间接证据链。 引力效应的宏观印记： 我们将详细分析星系旋转曲线的异常现象，这是暗物质概念最早的萌芽。从维拉·鲁宾对星系盘速度的经典测量，到其后对更大尺度结构（如星系团）的动力学研究，我们剖析了暗物质如何在这些尺度上充当了“宇宙粘合剂”的角色。特别地，本书会深入讨论星系团碰撞（如子弹星系团）提供的“分离证据”，展示了暗物质的引力效应与普通物质的电磁效应之间存在清晰的物理分离。 引力透镜效应的精确定量： 引力透镜——无论是强透镜、弱透镜还是微透镜——都是暗物质分布的直接几何探针。本章将系统梳理利用背景星系形变来绘制暗物质晕（Dark Matter Halos）的密度剖面图的方法。我们会探讨如何从透镜信号中扣除普通物质的影响，从而揭示出隐藏的物质分布，并讨论暗物质在构建宇宙大尺度结构（Cosmic Web）中的关键作用，包括其对早期宇宙物质涨落的“种子”作用。 宇宙微波背景（CMB）的涟漪： 理论物理的焦点转向早期宇宙。本书将详细解析CMB中温度和偏振各向异性谱的精确测量如何为ΛCDM（Lambda-Cold Dark Matter）模型提供了最精细的约束。我们将阐述声子峰的高度、重子物质与暗物质的相对密度如何通过声学振荡决定，并讨论暗物质对物质-辐射退耦时期影响的精妙细节。 第二部：粒子物理的幽灵——候选者的理论谱系与模型检验 有了确凿的间接证据，第二部的重心转移到“暗物质究竟是什么？”这个根本问题上。我们将对所有主要的理论候选者进行一次全面的、批判性的梳理。 超对称（SUSY）的幽灵粒子： 超对称理论是暗物质研究的中心舞台之一。本书将深入讨论最轻超对称粒子（LSP），特别是中微子（Neutralino）作为最主要的WIMP（弱相互作用重粒子）候选者的理论基础。我们将分析其在早期宇宙中通过“冻结机制”（Freeze-out）产生的丰度与观测到的密度如何精确匹配，并讨论MSSM（最小超对称标准模型）及其衍生模型对LSP质量和相互作用截面的预测范围。 轴子（Axions）与超轻粒子： 面对WIMP探测的持续挑战，轴子作为解决强CP问题的遗留产物，其重要性日益凸显。本章将解释轴子如何通过“量化（Quantum Condensation）”机制在早期宇宙中产生，并讨论其在星系尺度上可能表现出的集体行为，以及它们如何影响星系形成和矮星系的行为。 惰性中微子与其他新物理模型： 除了主流的WIMP和轴子，本书还将探讨其他更具推测性的候选者，例如“惰性中微子”（Sterile Neutrinos）以及“暗光子”（Dark Photons）等。我们会评估这些粒子如何通过“次级机制”与标准模型发生微弱耦合，以及它们可能在特定天体物理现象（如超新星的冷却）中留下的痕迹。 非标准模型的影响： 最后，本部分会拓宽视野，审视那些不直接属于粒子物理模型的暗物质猜想，如修正引力理论（MOND，尽管本书侧重于粒子暗物质），以及探讨如果暗物质具有自相互作用（Self-Interacting Dark Matter, SIDM），它将如何改变我们对星系内部密度剖面的理解。 第三部：捕获的挑战——前沿实验与未来展望 理论的辉煌需要实验的验证。《寰宇之谜》的第三部分将详细介绍全球范围内正在进行的、或计划中的探测工作，以及它们为区分不同暗物质模型所设计的独特实验范式。 直接探测的精妙工程： 直接探测实验的艺术在于极端的灵敏度。我们将深入解析三大类主要技术：液态氙/氩探测器（如XENONnT, LZ），它们如何通过测量WIMP与惰性气体原子核的弹性散射来寻找特征信号；低温晶体探测器，它们如何利用极低温度下的声子或电子信号捕捉超轻质量粒子的撞击；以及半导体探测器在寻找低能沉积方面的潜力。本书将特别关注背景抑制技术的复杂性，这是直接探测成功的关键。 间接探测的宇宙指纹： 间接探测依赖于暗物质粒子在空间中湮灭或衰变时产生的标准模型粒子。本章将聚焦于伽马射线、宇宙射线和中微子探测。我们将分析费米-伽马射线空间望远镜在银河系中心和矮星系中寻找的特征谱线，以及AMS-02（阿尔法磁谱仪）对反物质过量的精确测量。同时， IceCube 等大型中微子望远镜在探测高能中微子方面的前景也将被详尽讨论。 加速器中的创造与毁灭： 强子对撞机（如LHC）在“缺失的能量”（Missing Energy）签名方面的作用不容忽视。本书将解释研究人员如何设计实验来寻找那些与质子碰撞产生但无法被探测器记录的暗物质粒子的迹象，这代表了我们尝试在实验室中“制造”暗物质的努力。 展望未来： 最后，本书以一个充满希望的总结结束，探讨了未来十年内可能出现的主要突破点。无论是下一代超灵敏探测器的成功启动，还是对轴子特定质量窗口的覆盖，人类距离揭开“暗物质究竟是什么”的谜底从未如此之近。《寰宇之谜》不仅是对已知事实的梳理，更是一份邀请，邀请读者共同参与到这场定义我们宇宙学未来的伟大探索之中。它清晰地阐明了，对暗物质的识别，不仅是粒子物理学的胜利，更是对我们理解时空、引力和物质本质的终极考验。

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