項(xiàng)目名稱： 暗物質(zhì)暗能量的理論研究和實(shí)驗(yàn)預(yù)研 首席科學(xué)家： 吳岳良 中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所 起止年限： 2010 年 1 月 8 月 依托部門： 中國(guó)科學(xué)院 一、研究?jī)?nèi)容 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和主要研究?jī)?nèi)容包括： 本項(xiàng)目 圍繞暗物質(zhì)和暗能量本質(zhì) 開(kāi)展 理論研究和實(shí)驗(yàn)探測(cè)的可行性 分析 , 充分利用已有的研究基礎(chǔ)，從以下五個(gè)方面開(kāi) 展深入系統(tǒng)的研究： 1、 暗物質(zhì)的理論研究及相關(guān)新物理唯象 研究各種新物理模型，包括 最小超對(duì)稱模型及其變種和推廣模型，額外維度模型， 型，各 種類型的 型，標(biāo)準(zhǔn)模型的最小推廣 （多個(gè) 型） 中 物質(zhì)的湮滅及衰變過(guò)程的性質(zhì)。在滿足暗物質(zhì)剩余豐度的條件下研究其湮滅或衰變產(chǎn)物 ，如正電子，反質(zhì)子，高能中微子，光子的信號(hào)特點(diǎn)， 為空間間接探測(cè)實(shí)驗(yàn)提供理論依據(jù)。 同時(shí) 重點(diǎn)關(guān)注未來(lái) 實(shí)驗(yàn)可能觀測(cè)到的高能中微子及光子信號(hào)。在對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究中 ,由于 表明暗物質(zhì)的主要湮滅道為帶電輕子而非規(guī)范粒子或夸克，這就給一些暗物質(zhì)模型如最小超對(duì)稱模型帶來(lái)了一定的困難。對(duì)此，需要對(duì)模型的參數(shù)空間進(jìn)行更詳細(xì) 的研究。同時(shí)，也需進(jìn)一步研究構(gòu)造以輕子為主要湮滅道的理論模型。另一方面，為了解釋 觀測(cè)到的正負(fù)電子超出，暗物質(zhì)在地球附近的密度分布要比通常由熱力學(xué)殘余豐度給出的大出 2何構(gòu)造模型能同時(shí)滿足這兩方面的要求是研究的重點(diǎn)之一，將首先研究已知的可能解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的一些機(jī)制，如量子索末菲效應(yīng)和共振態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)等。 尋找和發(fā)展更有效探測(cè)暗物質(zhì)的方法。通過(guò)對(duì)自旋相關(guān)與自旋無(wú)關(guān)的散射截面確定暗物質(zhì)的基本屬性。 研究 驗(yàn)的正結(jié)果和其它實(shí)驗(yàn)如 物理原因。鑒于 實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探尋 可能存在的 統(tǒng)一解釋目前所有直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的暗物質(zhì)核子相互作用機(jī)制 。研究非彈性散射和測(cè)量?jī)x器靶物質(zhì)的相關(guān)性等。 綜合正負(fù)電子對(duì)撞機(jī) 的 Z 產(chǎn)生和衰變，希格斯粒子質(zhì)量限制，額外規(guī)范粒子的研究，及低能實(shí)驗(yàn)如 子反常磁矩， b + 其它 電弱精確檢驗(yàn)過(guò)程，對(duì)感興趣的物理模 型的參數(shù)空間作系統(tǒng)分析。給出參數(shù)空間的允許范圍，提高理論的可預(yù)言 性。 即將投入運(yùn)行的 為研究新物理模型中暗物質(zhì)與新粒子的相互作用提供極好的機(jī)會(huì)。 產(chǎn)生及其級(jí)聯(lián)衰變過(guò)程已經(jīng)有大量的工作。將運(yùn)用類似的方法研究其它類型的暗物質(zhì)與新粒子在 的產(chǎn)生信號(hào)。分析相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模型背景，發(fā)展有效探尋暗物質(zhì)的新方法。 在分析各種實(shí)驗(yàn)探測(cè)的基礎(chǔ)上，基于對(duì)稱性等原理和量子場(chǎng)論，建立超越標(biāo)準(zhǔn)模型的暗物質(zhì)理論，給實(shí)驗(yàn)測(cè)量提供理論依據(jù)，并接受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。 2、 暗物質(zhì)的空間探測(cè)實(shí)驗(yàn)預(yù)研 本項(xiàng)目同時(shí)觀測(cè)高能電子及伽瑪射線， 不僅對(duì)探測(cè)暗物質(zhì)，同時(shí)對(duì)解決宇宙線起源和 加速 機(jī)制 等科學(xué)問(wèn)題 也將 很有用處。高能伽瑪射線主要產(chǎn)生于高能電子的逆康普頓散射，高能伽瑪射線的觀測(cè) 可以研究近地所有可能的高能電子源。通過(guò)高能量分辨觀測(cè)高于 1電子能譜結(jié)構(gòu)，研究當(dāng)?shù)仉娮优c近地源的關(guān)系，從而判斷宇宙線的起源，加速機(jī)制。 對(duì)本課題來(lái)說(shuō)，要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是高能電子及伽瑪射線的空間觀測(cè)技術(shù)。由于高能電子與大氣的相互作用，地面無(wú)法觀測(cè)，必須要到空間才能進(jìn)行觀測(cè)。空間高能電子及伽瑪射線觀測(cè) 中 一個(gè)最關(guān)鍵的問(wèn)題是本底。如果不采用磁場(chǎng)，或磁場(chǎng)強(qiáng)度不夠的話，高能電子與高能質(zhì)子很難區(qū)分。根據(jù)目前的觀測(cè)數(shù)據(jù)，高能質(zhì)子流量與電子流量相差數(shù)百倍到數(shù)千倍，如何在大量的質(zhì)子本底中觀測(cè)到電子及伽瑪射線是本課題要 解決的一個(gè)主要問(wèn)題。 主要研究?jī)?nèi)容 包括 高能電子及伽瑪射線空間觀測(cè)技術(shù)及衛(wèi)星方案及原理樣機(jī)研制 。 通常高能電子及伽瑪射線空間觀測(cè)需要很大的衛(wèi)星資源（重量、功耗），顯然不適合我國(guó)的衛(wèi)星觀測(cè)。所以觀測(cè)方法的研究是一個(gè)重要內(nèi)容，采用合適的觀測(cè)方法可以節(jié)省儀器重量和功耗。 同時(shí)積極參與國(guó)際合作，對(duì) 國(guó)外 的 數(shù)據(jù) 進(jìn)行分析 和 解釋 。 本項(xiàng)目 有如下創(chuàng)新之處： （ 1） 精確測(cè)量高能電子能譜（排除某些可能的模型） 。 精確測(cè)量從低能（約 5高能（約 10電子能譜，這樣的測(cè)量將最終精確地測(cè)量 電子能譜 的形狀，尤其是能譜從尖銳處下降的形 狀，這一結(jié)果對(duì)判定電子來(lái)源至關(guān)重要，因?yàn)榘滴镔|(zhì)湮滅產(chǎn)生的下降很陡，而天體源產(chǎn)生的下降要緩慢得多 。 （ 2） 測(cè)量高能伽瑪射線區(qū)分 子的來(lái)源 . 由于銀河系對(duì)于伽瑪射線信號(hào)銀河系是透明的，探測(cè)伽瑪射線則直接反應(yīng)了其來(lái)源的信息。這樣，伽瑪射線的測(cè)量就不像電子那樣只能測(cè)量地球附近的流強(qiáng)，而可以測(cè)量來(lái)自任何地方的信號(hào)，這對(duì)于暗物質(zhì)探測(cè)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 所以通過(guò)觀測(cè)伽瑪射線尋找并研究暗物質(zhì)粒子物理特性及空間分布。 （ 3）測(cè)量 湮滅線 作為 明確的暗物質(zhì)信號(hào) 。 精確測(cè)量電子和伽馬射線的能譜，其能量分辨率達(dá)到 能量范圍為 5此，除了精確測(cè)量電子的能譜外，對(duì)于伽馬射線能譜的精確測(cè)量甚至更為重要。尤其是，其可能探測(cè)到暗物質(zhì)湮滅的線形能譜，這 將 是暗物質(zhì)湮滅信號(hào)存在的決定性的證據(jù)。 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)和研制的高能量分辨和高探測(cè)效率探測(cè)器，一方面，對(duì)檢驗(yàn)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括 觀測(cè)到的“ 超 ”極為重要，另一方面，對(duì)探測(cè)和發(fā)現(xiàn)在能量范圍 5是否存在暗物質(zhì)和可能的新現(xiàn)象具有非常重要的科學(xué)意義和價(jià)值。 3、 暗物質(zhì) 地下 探測(cè)的 前沿技術(shù) 預(yù)研 暗物質(zhì)的探測(cè)是一個(gè)重要的物理課題，同時(shí)也是一個(gè)需要進(jìn)行長(zhǎng)期研究的課題。暗物 質(zhì)直接探測(cè)的第一個(gè)目標(biāo)是探測(cè)到可能是暗物質(zhì)的信號(hào)，然后需要確定這個(gè)信號(hào)就是暗物質(zhì)，或者它可能是來(lái)源于某一種暗物質(zhì)。這些更進(jìn)一步的工作可能需要另外的探測(cè)器來(lái)完成。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容將是綜合分析世界上目前已有的各類探測(cè)器和探測(cè)方法，研制出 下一步 高靈敏度、低本底的深埋探測(cè)器，為實(shí)現(xiàn)直接探測(cè) 暗物質(zhì)和研究暗物質(zhì)的性質(zhì) 做準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案。 針對(duì)地下探測(cè)的前沿和有特色的技術(shù)預(yù)研包括：液氬探測(cè)器及探測(cè)技術(shù)的研究；過(guò)熱液滴的氣泡探測(cè)技術(shù)研究； 。根據(jù)不同探測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)，優(yōu)化探 測(cè)器的規(guī)模和經(jīng)費(fèi)，制作幾公斤到百公斤以下的探測(cè)器模型進(jìn)行不同類型的探測(cè)器研究，在經(jīng)過(guò)不同模型探測(cè)器各方面性能的比較后，給出暗物質(zhì)探測(cè)的下一步探測(cè)方案。 液氬是比液 氙 更早發(fā)展的一種 探測(cè) 器，只是用于暗物質(zhì)的探測(cè)晚了一些時(shí)候，目前國(guó)際上液氬的探測(cè)器也處于發(fā)展很快的階段，它在光收集效率方面和 本底的排除方面都優(yōu)于液 氙 。缺點(diǎn)是 39本底高。兩方面綜合起來(lái)，它仍然是未來(lái)很有潛力的探測(cè)技術(shù)發(fā)展方向。我們 對(duì)液 氬 探測(cè) 器及 關(guān)鍵 探測(cè)技術(shù) 的研究包括：（ 1）探索厚 微針探測(cè)器在 的工作可能； 達(dá)到單電子測(cè)量，放大倍 數(shù)大于 106，時(shí)間分辨好于 1測(cè)器的 研究包括：（ 1）測(cè)量 ,n,在的初級(jí)光子、次級(jí)光子和電子的數(shù)目比；（ 2）測(cè)量 ,n,在 的初級(jí)光子、次級(jí)光子的時(shí)間分布；（ 3）在 ,n,作用的能量沉積（ 算）與測(cè)量之比估算重粒子的等效沉積能量系數(shù) 。 過(guò)熱液滴技術(shù)用于暗物質(zhì)的探測(cè)始于上世紀(jì) 90年代末，目前正處于快速發(fā)展的 階段。該探測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì) ,研制成本低。目前國(guó)際上 個(gè)暗物質(zhì)科研團(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)來(lái)探測(cè)暗物質(zhì)，中國(guó)原子能 科學(xué)研究院目前擁有這種技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 本項(xiàng)目 將綜合分析世界上目前已有的過(guò)熱液滴探測(cè)器，選擇一種最行之有效的過(guò)熱液滴，研制出高靈敏度、低本底的深 地下 過(guò)熱液滴 氣泡 探測(cè)器 ，其主要研究?jī)?nèi)容包括： （ 1）通過(guò) n,e,作用的能量沉積 與液滴半徑、溫度、壓力的關(guān)系 ； 得出 探測(cè)器對(duì)電子和伽瑪不靈敏條件 ； （ 2）利用現(xiàn)有的材料和儀器研制 200進(jìn)行 ,n,e,在探測(cè)器中 信號(hào)的前期研究，并為 音頻測(cè)量粒子的技術(shù) 和讀出系統(tǒng)研究 提供探測(cè)器模型。 （ 3） 選擇合適的材料、容器，制作升級(jí)探測(cè)器單元， 幾 十百 升 量級(jí) 探測(cè)器陣列。 ： 有最大 的 自旋相關(guān)作用截面 ， 有最大 的 自旋無(wú)關(guān)作用截面 ， 此探測(cè)器既探測(cè) 旋相關(guān)的事例又 探測(cè) 旋無(wú) 關(guān) 的事例，并且 其將觀測(cè) 所有信號(hào) ： 核反沖信號(hào) + 電子反沖信號(hào) + 電磁輻射信號(hào)（ r, 特別是從自旋相 關(guān)角度來(lái)觀測(cè) 年調(diào)制，既尋找 在的證據(jù)，又將檢驗(yàn) 結(jié)果。 ，并將可達(dá)到低的探測(cè)閾能。 ， 將來(lái)都較易擴(kuò)大到大規(guī)模，并且長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定 。研究?jī)?nèi)容 擬采用具有低的放射性 。 搭建 幾十公斤 合 晶體測(cè)量 裝置 和讀出系統(tǒng)， 進(jìn)行探測(cè)器和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的調(diào)試，確定相應(yīng)運(yùn)行參數(shù)。建立數(shù)據(jù)分析軟硬件環(huán)境。逐步在地下完成探測(cè)器陣列的建造 和主、被動(dòng)屏蔽的建造 。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累，獲得包括 ： 探測(cè)閾能， 能量分辨率 、測(cè)靈敏度，本 底 水平，等 各項(xiàng)參數(shù) 。為整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)和依據(jù) 。 在進(jìn)行探測(cè)器預(yù)研的同時(shí)，（ 1）我們同時(shí) 跟蹤國(guó)際上最新的 接探 測(cè)手段（比如 體 比較這些探測(cè)手段的可行性和靈敏度，研究其關(guān)鍵技術(shù)的難點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方法。 （ 2）參考國(guó)際上各種相關(guān)實(shí)驗(yàn)的近期結(jié)果給出的限制，與理論學(xué)家合作，進(jìn)一步探討云南站云霧室、 驗(yàn)中奇異事例的存在 性。 4、 暗能量的理論研究和地面探測(cè)方案預(yù)研 充分利用最新天文觀測(cè)數(shù)據(jù)找出暗能量的狀態(tài)參數(shù)；利用 暗能量 模型和修改的引力模型導(dǎo)出的物質(zhì)微擾方面的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)不同的特點(diǎn)，區(qū)分暗能量模型和修改的引力模型 ；從基本自洽引力理論出發(fā)，理解暗能量的起源及其本質(zhì)，并探索新的暗能量探測(cè)的方法。 利用觀測(cè)數(shù)據(jù)研究暗能量的性質(zhì) 。 利用最新的超新星數(shù)據(jù)（如 據(jù)），宇宙微波背景輻射數(shù)據(jù)（如 據(jù)），大尺度巡天數(shù)據(jù)（如 據(jù)， 弱引力透鏡數(shù)據(jù) 和強(qiáng)引力透鏡數(shù)據(jù) 等天文觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)給出包括暗能量的狀態(tài)參數(shù)在內(nèi)的暗能量的性質(zhì) ,這里要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是找出一種和模型無(wú)關(guān)的方法 ,如利用分段參 數(shù)化方法等 暗能量的狀態(tài)參數(shù)總可以看成是一個(gè)常數(shù) ,所以分段參 數(shù)化方法是最好的和模型無(wú)關(guān)的分析方法 量的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行分段參 數(shù)化時(shí) ,我們需要把紅移分成很多份 ,這樣我們就必然要引入很多參數(shù) 通常的格點(diǎn)化方法所需要的時(shí)間便成幾何倍數(shù)增加 ,所以我們需要用蒙特卡洛馬爾可夫鏈統(tǒng)計(jì)方法來(lái)處理觀測(cè)數(shù)據(jù) 。同時(shí)研究暗能量 狀態(tài)參數(shù) 對(duì)參數(shù)化的相關(guān)性和特征性質(zhì)，給出更合理和自洽的暗能量 狀態(tài) 方程，建立暗能量唯象模型。 利用觀測(cè)數(shù)據(jù)區(qū)分暗能量模型和修改的引力模型。 由于修改的引力模型也可以用來(lái)擬合這些觀測(cè)數(shù)據(jù) ,如何區(qū)分暗能量模型和修改的引力模型也是我們需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一 。 由于上述這些天文觀測(cè)數(shù)據(jù)是關(guān)于距離 即這些數(shù)據(jù)原則上可以給出哈勃參數(shù)隨紅移的變化這些運(yùn)動(dòng)學(xué) 方面的信息 ,而修改的引力模型和暗能量模型可以給出相同的哈勃參數(shù) 注意到修改的引力理論中的物質(zhì)微擾所滿足的動(dòng)力學(xué)方程和愛(ài)因斯坦引力中的物質(zhì)微擾所滿足的動(dòng)力學(xué)方程不同 ,所以盡管它們給出相同的距離 它們給出的物質(zhì)微擾方面的動(dòng)力學(xué)信息是不同的 我們的研究發(fā)現(xiàn)物質(zhì)微擾動(dòng)力學(xué)方程可以用簡(jiǎn)單的增長(zhǎng)因子來(lái)描述 ,即不同的暗能量模型及不同的修改引力模型給出不同的增長(zhǎng)因子，所以在利用大尺度結(jié)構(gòu)及星系團(tuán)數(shù)據(jù)來(lái)擬合動(dòng)力學(xué)信息時(shí)可以給出增長(zhǎng) 因子的信息，從而用來(lái)區(qū)分暗能量模型和修改的引力模型。 開(kāi)展暗能量性質(zhì)的研究。 從基本自恰引力理論出發(fā)，理解暗能量的可能起源，構(gòu)造與天文觀測(cè)數(shù)據(jù)相符的暗能量模型是我們的研究重點(diǎn)。另一方面，宇宙加速膨脹（暗能量的存在性）的結(jié)論是基于廣義相對(duì)論和宇宙學(xué)原理的基礎(chǔ)上推出來(lái)的。在宇宙學(xué)尺度上廣義相對(duì)論沒(méi)有得到檢驗(yàn)，宇宙中的非均勻性的效應(yīng)對(duì)宇宙加速膨脹是否有影響，這些問(wèn)題明顯地要求進(jìn)一步的研究。因此在修改的廣義相對(duì)論（如標(biāo)量 理論中低能行為的高階導(dǎo)數(shù)效應(yīng)），膜世界圖像，以及如超弦 /M 理論等理論出發(fā)來(lái)研究宇宙的 加速膨脹問(wèn)題也是我們的主要研究?jī)?nèi)容。 宇宙學(xué)新探子的理論研究 。 暗能量 評(píng)估了目前比較成熟的和未來(lái)幾年可能實(shí)施的觀測(cè)宇宙暗能量的實(shí)驗(yàn)，指出有四類天文觀測(cè)將對(duì)暗能量的研究起到重要的作用：超新星， 星系團(tuán)豐度和弱引力透鏡。我們將從宇宙膨脹的歷史和宇宙結(jié)構(gòu)形成出發(fā)研究探測(cè)宇宙暗能量的新實(shí)驗(yàn)方式，為開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)做好理論準(zhǔn)備，起到理論先行的作用。 對(duì)我國(guó)未來(lái)暗能量探測(cè)的可能方案進(jìn)行研究，著重研究暗能量探測(cè)的基本原理和相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題，特別是對(duì)在南極 或青藏高原建造大 型寬視場(chǎng)光學(xué)近紅外望遠(yuǎn)鏡以及參與國(guó)外相關(guān)項(xiàng)目等暗能量探測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行研究， 探索不同的設(shè)計(jì)方案，預(yù)測(cè)其觀測(cè)能力，為我國(guó)暗能量探測(cè)項(xiàng)目的最終確定提供科學(xué)依據(jù)。 暗能量與普通物質(zhì)相互作用很弱，因此對(duì)它的探測(cè)主要是通過(guò)其對(duì)宇宙演化中一些現(xiàn)象的影響來(lái)進(jìn)行。目前提出的測(cè)量方案，有宇宙微波背景輻射、超新星、重子聲波振蕩、 應(yīng)、弱引力透鏡、星系團(tuán)計(jì)數(shù)、 應(yīng)、強(qiáng)引力透鏡、星系相對(duì)年齡等等多種不同的效應(yīng)，而使用的觀測(cè)手段也有光學(xué)、紅外、紫外、微波、射電（ 21 厘米）、 瑪射線乃至 引力波等，并且包括測(cè)光和光譜等不同方式。我們將對(duì)運(yùn)用這些不同方法探測(cè)暗能量的基本原理進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)的或新的觀測(cè)和檢驗(yàn)暗能量模型的方法。一些修改引力模型在大尺度上可以產(chǎn)生與暗能量相似的效應(yīng)，從而導(dǎo)致宇宙的加速膨脹，僅僅從狀態(tài)方程難以將其與單純的暗能量區(qū)分開(kāi)來(lái)。但是，在修改引力模型中結(jié)構(gòu)的增長(zhǎng)過(guò)程將有所不同，通過(guò)對(duì)增長(zhǎng)因子的測(cè)量可以將其區(qū)分開(kāi)來(lái)。通過(guò)綜合運(yùn)用引力透鏡和本動(dòng)速度等可以檢驗(yàn)這一性質(zhì)，這也是對(duì)引力理論的一個(gè)重要檢驗(yàn)。 對(duì)于觀測(cè)到的宇宙加速膨脹現(xiàn)象，除了暗能量外也存在另一種可能性，即我們 的宇宙不符合大尺度上均勻、我們并不處在特殊位置上的哥白尼原理。如果我們所處的位置剛好位于一個(gè)非常大的密度較低區(qū)域的中心，那么也有可能會(huì)觀測(cè)到加速膨脹現(xiàn)象。對(duì)于這種可能性，除了進(jìn)一步觀測(cè)更高紅移的天體外，也可以利用重子聲波振蕩、 應(yīng)等加以檢驗(yàn)。 最后，暗能量探測(cè)設(shè)備在其它科學(xué)上也會(huì)有許多重要的應(yīng)用，如高紅移星系的形成和演化、地外行星的搜索等。這些研究所需要的望遠(yuǎn)鏡性能和觀測(cè)方式與暗能量探測(cè)有共同之處，也有不同之處，為了使探測(cè)設(shè)備能夠發(fā)揮較多的效用，也需要在研究中加以考慮。 暗能量觀測(cè)性能的預(yù)測(cè)和方案優(yōu) 化。 暗能量探測(cè)裝置的設(shè)計(jì)存在多種可能性，有許多問(wèn)題在制訂基本方案時(shí)必須考慮。例如，望遠(yuǎn)鏡的口徑，視場(chǎng)，巡天方式，測(cè)光波段的選取，光譜的分辨率選擇等。要回答以上這些問(wèn)題，必須考慮不同暗能量觀測(cè)的需求。例如，弱引力透鏡觀測(cè)中，引力透鏡產(chǎn)生的剪切 (是通過(guò)平均星系的指向而測(cè)定的，星系本身的指向是隨機(jī)的，因此為了提高精度，需要盡可能觀測(cè)到較暗的星系，提高單位面積的星系數(shù)量，以降低隨機(jī)噪聲，同時(shí)也需要較高的角分辨率，而后者取決于角分辨率和視寧度， 在這一觀測(cè)中，星系的測(cè)光紅移精度對(duì)暗能量的限制也有影響，總 的精度還取決于觀測(cè)的天區(qū)面積。 類似的，對(duì)于超新星、重子聲波振蕩、星系團(tuán)計(jì)數(shù)等，對(duì)這些基本參數(shù)也有不同的要求，因此存在對(duì)觀測(cè)方案進(jìn)行優(yōu)化的問(wèn)題。 這一問(wèn)題的復(fù)雜性還在于，不同觀測(cè)的組合對(duì)于降低誤差也有很大的影響，例如將弱引力透鏡與重子聲波振蕩觀測(cè)進(jìn)行組合，可以明顯降低測(cè)光紅移引起的誤差。又如，如果儀器同時(shí)具有測(cè)光和光譜觀測(cè)能力，可以利用光譜觀測(cè)的一個(gè)小樣本作為測(cè)光紅移觀測(cè)的訓(xùn)練樣本，從而提高測(cè)光紅移的測(cè)量精度。此外，針對(duì)不同的暗能量模型，其最優(yōu)觀測(cè)也是不同的。因此，在優(yōu)化過(guò)程中也必須注意其性能具有較廣的適應(yīng) 性。 我們計(jì)劃對(duì)不同的暗能量觀測(cè)手段以及其組合進(jìn)行研究，找出影響誤差的主要因素和誤差隨參數(shù)變化的規(guī)律，為制定暗能量觀測(cè)設(shè)備基本方案及其觀測(cè)方法提供科學(xué)依據(jù)。 5、暗物質(zhì)噸級(jí)液氙探測(cè)器的預(yù)研 如果暗物質(zhì)是 話，應(yīng)該可以通過(guò)直接探測(cè)的方法來(lái)找到。其中要克服的難點(diǎn)就是探測(cè)器的質(zhì)量必需足夠的大，和各種本底必須足夠的低或可以用有效的辦法來(lái)進(jìn)行分辨。因此大質(zhì)量探測(cè)器和本底的消除和辨別是兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容。 大質(zhì)量的探測(cè)器 （噸級(jí)） 的建造沒(méi)有原則上的困難 ，但也需要一定的技術(shù)創(chuàng)新 。本 課題 組成員在 測(cè)器建造中參與了全過(guò)程， 因此有豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。大質(zhì)量的探測(cè)器需要一個(gè)有高效率的液氙提純系統(tǒng)和穩(wěn)定的低溫系統(tǒng)。 作為噸級(jí)液氙探測(cè)器的預(yù)研，我們計(jì)劃 研制一個(gè)新型的 25 公斤的“二相型氙”探測(cè)器，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì) 建造一個(gè) 200 公斤的液氙探測(cè)器。這個(gè)探測(cè)器和目前世界上最大的、在意大利運(yùn)行的液氙探測(cè)器相當(dāng)。本課題組上海交通大學(xué)研究人員參與了該探測(cè)器的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行的全過(guò)程，并起了重要的骨干作用。這個(gè) 200 公斤的探測(cè)器，除內(nèi)部容量大小和光電管數(shù)目外，外屏蔽系統(tǒng)、液氙提純系統(tǒng)、電子系統(tǒng)和信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析等和噸級(jí)探測(cè)器基本相同。 大質(zhì)量的探測(cè)器對(duì)本底的要求更高，而本底的研究是找到暗物質(zhì)的關(guān)鍵。本底有多種來(lái)源：有宇宙線而產(chǎn)生的本底，有探測(cè)器周圍的物體，包括巖石，容器，和光電倍增管本身的放射性而產(chǎn)生的本底；也有探測(cè)材料本身的 不純而產(chǎn)生的本底。宇宙線的本底減少需要更深的地下實(shí)驗(yàn)室。 身的放射性是個(gè)重要的問(wèn)題 , 本 項(xiàng)目 組正和日本 司研制超低本底的 器的本身需要超低本底的材料來(lái)建造。此外，大質(zhì)量的探測(cè)器本身就能對(duì)放射性作有效屏蔽。如何有效的降低探測(cè)器、探測(cè)器周圍的物體，以及環(huán)境中的放射性本底，是探測(cè)微弱信號(hào)的實(shí)驗(yàn)中很重要的一環(huán)。因此對(duì)低本底探測(cè)器和測(cè)量方法的研究，實(shí)驗(yàn)中所使用的一切相關(guān)設(shè)備的材料放射性本底的檢測(cè)，根據(jù)放射性檢測(cè)來(lái)選取合適的材料，設(shè)計(jì)更好的防輻射的屏蔽系統(tǒng)，都對(duì) 測(cè)量有很大的促 進(jìn)作用 。 二、預(yù)期目標(biāo) 本項(xiàng)目的總體目標(biāo)： 系統(tǒng)地研究 暗物質(zhì)和暗能量的性質(zhì)， 發(fā)揮理論先行 和實(shí)驗(yàn)預(yù)研 的作用，強(qiáng)調(diào)理論研究與實(shí)驗(yàn)探測(cè)設(shè)計(jì)相結(jié)合和多學(xué)科交叉融合的優(yōu)勢(shì)，為開(kāi)展對(duì)暗物質(zhì)的間接和直接探測(cè) 提供可靠的物理 依據(jù)和可行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 及有效 的探測(cè)方案，推進(jìn)我國(guó)空間衛(wèi)星的天體粒子物理實(shí)驗(yàn) 平臺(tái) 、 國(guó)家深部地下實(shí)驗(yàn)室（如： 四川錦屏二級(jí)水電站深覆蓋層隧洞 可建成世界上最埋深地下實(shí)驗(yàn)室）， 南極 地面天文 望遠(yuǎn)鏡 觀測(cè)實(shí)驗(yàn)基地和的建設(shè) 。 五年預(yù)期目標(biāo) : 1. 完成針對(duì) 及其它 可能的新實(shí)驗(yàn)結(jié)果的唯象分析和理論模型建立。期望發(fā)展出能統(tǒng)一解釋直接和間接實(shí)驗(yàn)探測(cè)結(jié)果的理論機(jī)制。完成對(duì)一類典型暗物質(zhì)模型（包括多希格斯模型）的暗物質(zhì)存在機(jī)制及參數(shù)空間的完整分析，給實(shí)驗(yàn)探測(cè)和設(shè)計(jì)提供物理基礎(chǔ)和理論依據(jù)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，基于對(duì)稱性等基本原理和量子場(chǎng)論，建立一個(gè)自洽的超越粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的暗物質(zhì)理論模型。 2. 短期目標(biāo)是 通過(guò)國(guó)際合作，獲得最新觀測(cè)數(shù)據(jù) 尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)。長(zhǎng)期目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)精細(xì)的高能電子和伽瑪射線探測(cè)器進(jìn)行空間觀測(cè)，補(bǔ)充高能伽瑪及電子探測(cè)方面的弱點(diǎn)， 采用新的方法來(lái)觀測(cè)高能電 子和伽瑪射線 。通過(guò)觀測(cè)暗物質(zhì)粒子衰變或暗物質(zhì)粒子相互作用 后產(chǎn)生的電子（包括正電子）和伽瑪射線來(lái)尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù) 。 由于衛(wèi)星研 制需要一定的周期，在本項(xiàng)目期間 的 目標(biāo)是完成該探測(cè)器的原理樣機(jī)。 3. 完成基于模型液氬探測(cè)器的研究、過(guò)熱液滴氣泡探測(cè)器的研究、 合晶體探測(cè)器的研究。根據(jù)不同探測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)，綜合考慮，優(yōu)化探測(cè)器的規(guī)模和經(jīng)費(fèi)，制作幾公斤到百公斤以下的探測(cè)器模型進(jìn)行不同類型的探測(cè)器研究， 一旦能夠明確下一步探測(cè)器的方案， 盡快并且有效的集中人力和經(jīng)費(fèi)進(jìn)入到目標(biāo)探測(cè)器的研究中去 。 在經(jīng)過(guò)不 同模型探測(cè)器各方面性能的比較后，給出暗物質(zhì)探測(cè)的下一步探測(cè)方案 。 4. 完成一個(gè) 25 公斤液氙探測(cè)器 (建造和地下運(yùn)行，并在五年結(jié)束以前取得首批暗物質(zhì)采集數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)建造一個(gè) 200 公斤 (液氙探測(cè)器。 進(jìn)一步完成噸 級(jí) 物質(zhì)探測(cè)方案的設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備工程初步方案； 5. 利用觀測(cè)數(shù)據(jù)研究暗能量的性質(zhì)， 包括 利用觀測(cè)數(shù)據(jù)區(qū)分暗能量模型和修改的引力模型，暗能量本質(zhì)研究， 宇宙學(xué)新探子的理論研究等 ，并期望在 一到二個(gè)方向上取得突破性進(jìn)展。 6. 完成對(duì)暗能量探測(cè)的原理、方法、方案的全面探索，為確定我國(guó)暗能量探測(cè)實(shí)驗(yàn) 基本方案提供理論依據(jù)，對(duì)其中的關(guān)鍵問(wèn)題特別是主要誤差的估計(jì)和修正給出解決方案，發(fā)展所需的理論方法。 7. 取得具有國(guó)際影響力的重要基礎(chǔ)研究成果，包括 在 本領(lǐng)域著名國(guó)際期刊發(fā)表系列學(xué)術(shù)論文。 8. 培養(yǎng)一批具有粒子物理、天體宇宙學(xué)及其交叉學(xué)科研究能力的，理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的優(yōu)秀人才。通過(guò)項(xiàng)目的協(xié)作實(shí)施，在暗物質(zhì)和暗能量研究領(lǐng)域形成一支在國(guó)際上具有重要影響的研究團(tuán)隊(duì)。 三、研究方案 1）學(xué)術(shù)思路： 圍繞暗物質(zhì)和暗能量本質(zhì)問(wèn)題， 開(kāi)展相關(guān)的理論研究和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)可行性和競(jìng)爭(zhēng)性探索。充分發(fā)揮理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，定期和不定期的 召開(kāi)討論會(huì)，互通進(jìn)展和研究中遇到的新問(wèn)題。 總體思路示意圖如下： 2）技術(shù)途徑： 1、 暗物質(zhì)的理論研究及相關(guān)新物理唯象： 首先將主要研究可以用來(lái) 解釋 結(jié)果的理論機(jī)制，在超對(duì)稱和多希格斯模型中 考慮暗物質(zhì)衰變的可能機(jī)制。 構(gòu)造具有量子索末菲效應(yīng)和共振態(tài)增強(qiáng)效應(yīng)等可能的唯象模型。 發(fā)展數(shù)值和模擬方法計(jì)算宇宙線中的正負(fù)電子，光子和高能中微子能譜。 研究可以用來(lái)區(qū)分暗物質(zhì)湮滅和脈沖星天體源的方法。建立自洽的暗物質(zhì)理論模型，解釋實(shí)驗(yàn)觀測(cè)現(xiàn)象和結(jié)果，預(yù)言可 被探測(cè)和檢驗(yàn)的新物理唯象，提供給實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有用的理論依據(jù)。 2暗物質(zhì)的空間探測(cè)實(shí)驗(yàn)預(yù)研 ： 我國(guó)的暗物質(zhì)粒子探測(cè)器 擬 主要由三部分組成，上部的徑跡探測(cè)器用來(lái)測(cè)量入射粒子的方向，中部的 能器用來(lái)測(cè)量入射粒子的能量，同樣這兩個(gè)探測(cè)器可以區(qū)分電子和質(zhì)子。底部的中子探測(cè)器可以增加電子和質(zhì)子的區(qū)分本領(lǐng)。 為了在較短的時(shí)間內(nèi)提高觀測(cè)精度，我們計(jì)劃繼續(xù)與美國(guó)合作，重新設(shè)計(jì) 項(xiàng)目名： , 提高能量分辨和本底水平，爭(zhēng)取 2011左右能夠在南極長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)。 3、 暗物質(zhì) 地下 探測(cè)的 前沿技術(shù) 預(yù)研 綜合分 析世界上目前 暗物質(zhì)探測(cè) 探測(cè)方法，研制出 下一步 高靈敏度、低本底的深埋探測(cè)器，為實(shí)現(xiàn)直接探測(cè) 暗物質(zhì)和研究暗物質(zhì)的性質(zhì) 做準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案。 對(duì) 測(cè)器及探測(cè)技術(shù)的研究 包括： 吸收別人的所長(zhǎng)，避其所短，進(jìn)行有特色的獨(dú)立的研究。 采用快速響應(yīng)的氣體探測(cè)器，直接測(cè)量漂移電子（ 法）群 ，對(duì) 探測(cè)器性能進(jìn)行研究，與 探測(cè)性能進(jìn)行比較 ；探索 將 微針電極直接工作在 的關(guān)鍵技術(shù) ；。 對(duì)過(guò)熱液滴的氣泡探測(cè)技術(shù)研究包括： （ 1） 選擇一種合適的過(guò)熱液體作探測(cè)靈敏液體；（ 2）通過(guò) 算在過(guò)熱液滴中 ,n,e, 作用的能量沉積 與液滴半徑、溫度、壓力的關(guān)系，得出 探測(cè)器對(duì)電子和伽瑪不靈敏條件 ； （ 3）利用現(xiàn)有的材料和儀器研制 200測(cè)器模型 ，進(jìn)行先期條件實(shí)驗(yàn)研究； （ 4） 分別 測(cè)量 ,n,e,在探測(cè)器模型中的信號(hào) ，檢驗(yàn) 、 e 在探測(cè)器中的不靈敏水平， 本底水平和中子響應(yīng)參數(shù)，為主動(dòng)和被動(dòng)屏蔽的建造提供 相應(yīng) 依據(jù)； （ 5） 通過(guò) 音頻測(cè)量粒子的技術(shù)和讀出系統(tǒng)研究 ；（ 6）壓力、溫度控制系統(tǒng)研制；（ 7） 利用選定的材料、容器， 制作升級(jí)探測(cè)器單元， 幾十百 升 量級(jí) 探測(cè)器陣列探測(cè)器模型制作和性能測(cè)試。 關(guān)于 ，擬采用具有低的放射性 合 晶體。 搭建 幾十公斤 ，進(jìn)行探測(cè)器和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的調(diào)試 ，確定相應(yīng)運(yùn)行參數(shù)。建立數(shù)據(jù)分析軟硬件環(huán)境。逐步在地下完成探測(cè)器陣列的建造 和主、被動(dòng)屏蔽的建造 。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累，獲得包括 ： 探測(cè)閾能， 能量分辨率 、 測(cè)靈敏度，本 底 水平，等 各項(xiàng)參數(shù) 。為整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)和依據(jù) 。 在進(jìn)行探測(cè)器預(yù)研的同時(shí)，（ 1）我們同時(shí) 跟蹤國(guó)際上最新的 接探測(cè)手段（比如 體 比較這些探測(cè)手段的可行性和靈敏度 ，研究其關(guān)鍵技術(shù)的難點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方法。 （ 2）參考國(guó)際上各種相關(guān)實(shí)驗(yàn)的近期結(jié)果給出的限制，與理論學(xué)家合作，進(jìn)一步探討云南站云霧室、 驗(yàn)中奇異事例的 存在 性。 4、 暗能量的理論研究和地面探測(cè)方案預(yù)研 一方面利用國(guó)際國(guó)內(nèi)已有的觀測(cè)數(shù)據(jù)區(qū)分暗能量模型和修改的引力模型， 若確定 為暗能量 模型 ，則進(jìn)一步研究暗能量是動(dòng)力學(xué)的緩變標(biāo)量場(chǎng)還是 額 外維度理論的效應(yīng)。另一方面，從暗能量觀測(cè)的基本原理出發(fā)，運(yùn)用解析的和數(shù)值模擬的方法對(duì)暗能量探測(cè)裝置的觀測(cè)性能，包括系統(tǒng)誤差等進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)觀測(cè)方案進(jìn)行優(yōu)化。 5、暗物質(zhì)噸級(jí)液氙 探測(cè)器的預(yù)研 當(dāng)前國(guó)際上最好的暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)自 驗(yàn)利用高純鍺為探測(cè)材料，該實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)展了近二十年，在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上已經(jīng)發(fā)展的非常成熟。該技術(shù)能夠非常有效地區(qū)分由伽馬射線產(chǎn)生的本底。然而，該技術(shù)的發(fā)展目前遇到了很大的瓶頸，即如何更快的增加探測(cè)器的質(zhì)量以提高對(duì)暗物質(zhì)探測(cè)的靈敏度。與 比，利用液氙的 驗(yàn)不僅在費(fèi)用上大大的減少，而且在技術(shù)上也有獨(dú)到的創(chuàng)新之處。 驗(yàn)利用的 “ 二相型氙 ” 探測(cè)技術(shù)才發(fā)展了不到十年，其結(jié)果就已經(jīng)超越了發(fā)展了近二十年的 高純鍺技術(shù)。液氙技術(shù)在國(guó)際上被普遍認(rèn)為是最有前景的暗物質(zhì)直接探測(cè)技術(shù)，目前有四個(gè)具有類似技術(shù)的實(shí)驗(yàn)在發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)之中。其中包括處于領(lǐng)先地位的并已經(jīng)建造完成，質(zhì)量為 170 公斤的 驗(yàn)（上海交通大學(xué)為 作組成員），正在建造之中將把質(zhì)量提高到 300 公斤的美國(guó) 驗(yàn)，以及正在建造的日本驗(yàn)。 在幾年之內(nèi)，要在國(guó)際上取得領(lǐng)先地位，我們必須開(kāi)展以噸級(jí)為目標(biāo)的預(yù)研。 由于我們所在的 驗(yàn)質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到了 170 公斤，同時(shí)為了與有可能在幾年之內(nèi)有首批結(jié)果的 斤探 測(cè)器競(jìng)爭(zhēng)，我們的探測(cè)器設(shè)計(jì)的質(zhì)量以 200 公斤為基礎(chǔ)，以噸級(jí)為目標(biāo)?！岸嘈碗碧綔y(cè)器的原理如下圖所示。 圖二：“二相型氙”暗物質(zhì)探測(cè)器的原理和信號(hào)介紹。 它的主體為液態(tài)的氙，由專門的制冷系統(tǒng)將之恒溫冷卻在零下 100 攝氏度。放射線（包括伽馬射線，中子）或者暗物質(zhì)粒子在液氙中與核子或核外電子產(chǎn)生碰撞后，氙原子會(huì)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)或電離。原子的激發(fā)態(tài)返回基態(tài)的過(guò)程中會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)約 178閃光信號(hào)，被我們稱為 號(hào)。在液氙中外加一個(gè)強(qiáng)度約 1 kV/電離產(chǎn)生的電子將在液氙中產(chǎn)生漂移。當(dāng)電子漂移到液氙上 部的氣態(tài)氙中時(shí)，一個(gè)更強(qiáng)的電場(chǎng)（約 10 kV/加速這些電子在氣態(tài)氙中的漂移，同時(shí)在氣態(tài)氙中產(chǎn)生更多的氙原子激發(fā)態(tài)。這些激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的過(guò)程中同樣會(huì)發(fā)出 178閃光信號(hào)，稱為 號(hào)。 號(hào)的強(qiáng)度與在液氙中漂移的電子數(shù)目成正比。 號(hào)都是用分布在液氙周圍的對(duì) 178長(zhǎng)感應(yīng)度很高的光電管測(cè)量。 號(hào)的時(shí)間差可被用來(lái)計(jì)算放射線在液氙中碰撞所處的上下位置 (Z)。由于電子在漂移過(guò)程中擴(kuò)散很少，我們可以利用發(fā)生在氣態(tài)氙中的 Y 位置 。同時(shí)，1 的比例和碰撞的類型相關(guān)。由來(lái)自中子或暗物質(zhì)的原子核彈性反沖產(chǎn)生的1 大大小于來(lái)自伽馬射線的電子反沖產(chǎn)生的 1。因此，“二相型氙”不僅可以精確的測(cè)量事例在液氙中的三維位置，更可以區(qū)分不同的入射粒子。由此可以排除大量由探測(cè)器外部放射線所帶來(lái)的本底，對(duì)反應(yīng)截面非常小的暗物質(zhì)碰撞稀有事例達(dá)到有效的搜尋。 四、年度計(jì)劃 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 一 年 1、 重點(diǎn)對(duì) 運(yùn)用數(shù)值和半解析方法計(jì)算宇宙線中的電子 ，光子和高能中微子能譜的方法 。 2、 積極參與國(guó)際合作，開(kāi)展暗物質(zhì)空間探測(cè)器物理設(shè)計(jì)和模擬仿真。 3、 暗物質(zhì)地下探測(cè)方面積極 準(zhǔn)備包括液氬、過(guò)熱液滴、復(fù)合晶體等各種探測(cè)器所需的各類設(shè)備 4、 研究 如何從天文觀測(cè)數(shù)據(jù)中提取暗能量信息的方法 。 5、 對(duì)在南極 上開(kāi)展暗能量研究的原理、方法及方案開(kāi)展全面探索。 6、 研究“二相型氙”暗物質(zhì)地下探測(cè)器的原理；研究探測(cè)器對(duì)氙氣純度的要求，以及氙氣提純的方法；研究影響暗物質(zhì)直接探測(cè)靈敏度的各種因素 。 1、 建立完整的分析程序包 ，并在此基礎(chǔ)上完成對(duì)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。 2、 完成暗物質(zhì)空間探測(cè)器系統(tǒng)（ 如： 位置分辨閃爍探測(cè)器 ） 和多路電子學(xué)系統(tǒng)和指標(biāo)設(shè)計(jì)，完成中子探測(cè)器的計(jì)算和仿真。 3、 完成 暗物質(zhì)地下的 液氬、過(guò)熱液滴、復(fù)合晶體等各種探測(cè)器的工程設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備探測(cè)器的蒙特卡羅模擬程序，建立數(shù)據(jù)分析環(huán)境 。從硬件、軟件兩方面完成探測(cè)器單元的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 。 4、 掌握利用天文數(shù)據(jù)提取暗能量信息的各種 方法 ，同時(shí) 利用這些方法 初步研究暗能量的狀態(tài)參數(shù)， 并 從 在理論上研究符合這些性質(zhì)的可能 暗能量理論 模型 。 5、 利用數(shù)值 模擬 手段 確定暗能量探測(cè)實(shí)驗(yàn)的基本方案。 6、 完成 25 公斤的探測(cè)器 (設(shè)計(jì)，并開(kāi)始建造。 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 二 年 1、 研究各類 暗物質(zhì)模型中的暗物質(zhì)湮滅和衰變機(jī)制，重點(diǎn) 研 究可能增強(qiáng)湮滅截面的機(jī)制 如索末菲效應(yīng)和共振態(tài)效應(yīng)等 2、 開(kāi)展 探測(cè)器原理樣機(jī)研制 和 衛(wèi)星接口設(shè)計(jì)及 協(xié)調(diào) 3、 繼續(xù)對(duì) 暗物質(zhì)地下 探測(cè)器的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究；模擬完成各種探測(cè)器靈敏度曲線，初步建立信號(hào)處理、數(shù)據(jù)分析程序庫(kù) 。 4、 利用觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)暗能量和宇宙學(xué)其他參數(shù)給出限制。從基本理論出發(fā)構(gòu)造暗能量模型并于天文觀測(cè)相比較。 5、 結(jié)合宇宙學(xué)數(shù)值模擬、半解析模型、以及觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立針對(duì)重子振蕩測(cè)光巡天的模擬星表。 6、 研究控制“二相型氙”探測(cè)器穩(wěn)定運(yùn)行的各種技術(shù)；研究宇宙線、材料放射性等對(duì)本底的貢獻(xiàn)及其控制方法。 1、 深入了解具體物理模型中的暗物質(zhì)湮滅機(jī)制。 2、 完成 暗物質(zhì)空間探測(cè)器的 位置分辨閃爍探測(cè)器原理樣機(jī)研制。完成 爍探測(cè)器原理樣機(jī) ，多路電子學(xué)系統(tǒng)原理樣機(jī)研制。完成 暗 物 質(zhì) 空 間 探 測(cè) 器 的真。 并 完成與 衛(wèi)星有關(guān)的接口設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)。 3、 攻關(guān)解決 暗物質(zhì)地下 探測(cè)器部件的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，完成探測(cè)器單元的測(cè)試，為探測(cè)器的整體搭建做好準(zhǔn)備。軟件上也做好數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)備。 4、 建立針對(duì)重子振蕩測(cè)光巡天的模擬星表。 5、 完成 建造，并開(kāi)始地面測(cè)試，并完成 數(shù)據(jù)處理軟件。 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 三 年