一、MOND理论和暗物质模型的检验（论文文献综述）
祖磊[1]（2021）在《暗物质相关理论研究》文中研究说明暗物质是当代天体物理与粒子物理领域的重要研究课题,自从暗物质的概念在20世纪30年代被提出之后,这一物理模型在星系,星系团,宇宙学等尺度上都有着极高的理论价值。在包括星系的旋转曲线,星系和星系团的质光比,星系团并合,宇宙微波背景辐射等等不同尺度的观测结果中,暗物质模型都提供了较为自然的物理解释。暗物质主要只参与引力相互作用的特性,使其在宇宙大爆炸,星系形成,星系动力学等理论模型中都占据着十分重要的位置,已经成为现代天文学中十分重要,不可忽略的基本物理概念。但是人们目前对暗物质的本质却知之甚少。到目前为止,人们尚无明显证据证明其在引力相互作用之外存在任何其他相互作用。无数的理论模型曾被提出用来解释宇宙中的暗物质,不同模型的参数跨度可以从10-20eV到数个太阳质量。也正是因为不同理论之间参数的跨度如此之大,所以不可能存在某一实验可以同时检验所有的暗物质理论。因此,人们只能把目光聚焦在某些拥有较好动机的理论,并应对这些理论进行不同方式的实验。目前最受欢迎的暗物质模型是弱相互作用大质量粒子,其可以得到十分自然的遗迹密度并且有许多粒子物理模型,如超对称理论等,可以给出相应的候选粒子。同时轴子模型由于其能够同时解释强CP破缺问题,也被人们寄予厚望。另外也有一些模型如镜像暗物质模型等,会引入新的粒子和对称性。对这些模型的研究一般可以通过地下直接探测实验,如PandaX,XENON1T等来探测其与原子核和核外电子的除引力之外的相互作用。也可以通过如Fermi-LAT,DAMPE等实验对宇宙线,光子的测量来探究宇宙中暗物质的信息,间接研究其性质。而同时地面的加速器实验如LHC等也可以通过能量消失等现象对这些模型进行相关的研究。我将在第一章中介绍暗物质概念的历史背景、对暗物质的研究现状、部分暗物质模型以及相应的探测手段。第二章主要介绍我们使用AMS-02和DAMPE的电子宇宙线数据,对不同暗物质模型的研究结果。在DAMPE的电子能谱中,1.4 TeV附近有一个疑似超出,我们分别考虑了具有中间态的普遍唯象模型,Le-Lμ模型,左右手对称模型。其中具有中间态的普遍唯象模型湮灭末态全部为电子,我们给出了中间粒子和暗物质质量比0.1、0.5、0.9的不同情况下,暗物质质量在50 GeV-104 GeV区间内时,对应10-26cm3 s-1-10-23 cm3 s-1湮灭截面的2σ排除结果。同时在存在距离为0.1 kpc,总质量为1.9×107M⊙邻近暗物质晕时,质量为～3TeV,湮灭截面为～10-26cm3s-1,中间粒子和暗物质质量比约为1的暗物质模型可以解释DAMPE在1.4 TeV的能谱结构。对Le-Lμ模型,暗物质的湮灭末态轻子为1:1的电子和μ。此时对1.4 TeV电子能谱的最佳拟合点为中间传播子质量为3053 GeV,暗物质质量为3060 GeV,湮灭截面为2.34× 10-26cm3s-1。对左右手对称模型,暗物质的湮灭末态轻子为1:1:1的电子、μ和τ。此时对1.4 TeV电子能谱的最佳拟合点为中间粒子质量为3054 GeV,暗物质质量为3060 GeV,湮灭截面为2.98 × 10-26cm3s-1。三种模型在对应的参数空间下均可解释DAMPE在1.4 TeV处的疑似超出。同时我们也考虑了可以解释muon反常磁矩的Lμ-Lτ模型,对带有较大Lμ-Lτ荷的暗物质模型,利用AMS-02的电子数据排除了 200 MeV-500 MeV质量区间内的可解释muon反常磁矩和遗迹密度的暗物质参数空间。第三章主要介绍了我们利用超辐射现象,通过超大质量黑洞的质量和自自旋数据,对极轻的暗物质模型在10-22eV-10-17eV的质量区间进行了限制。其中部分排除了 fuzzy dark matter的参数空间,同时在考虑了相互作用后,在3×10-19eV-10-17eV区间部分排除了 QCD轴子。第四章介绍了我们使用镜像暗物质和等离子体暗物质模型,对XENON1T的电子反冲实验数据中存在的3.5σ左右的超出进行了有效解释。在考虑地球所俘获的暗物质是否会影响直接探测的不同条件下,对镜像暗物质模型,在截断能量大于4keV,εα～10-12的情况下,该模型可以在一定程度上解释XENON1T的低能电子反冲实验的疑似超出。对于等离子体暗物质模型,在暗电子质量为1 MeV,暗质子质量和相互作用分别为（20 GeV,ε=6.8 × 10-12）、（200 GeV,ε=2.6 × 10-11）和（2000GeV,ε=1.4× 10-10）的情况下均可以解释实验数据,并且我们预言了在相应参数下的核子反冲实验的探测结果。第五章是我对我博士期间所做工作的总结和对未来具体工作的展望。总而言之,我们曾利用电子宇宙线、超辐射现象、XENON1T电子反冲实验等不同实验结果对不同的暗物质模型进行研究。尽管目前我们仍然没有暗物质的确凿证据。但是相信在不断的实验与理论研究中,我们正一点一点的逼近这个天文学和粒子物理学中十分重要与基本的概念。不论其到底是对引力理论的修正还是某种超出标准粒子物理模型的粒子,暗物质都将是未来基础理论物理学研究中不可逾越的一个概念。
李春园[2]（2020）在《暗物质寻找的研究》文中提出现代天文学和宇宙学的观测证实宇宙中存在大量的非重子暗物质,其质量约占宇宙物质总质量的85%。冷暗物质宇宙模型ACDM可以成功地模拟宇宙大尺度结构,但是难以再现星系尺度和亚星系尺度的观测结果。为了解决标准模型所面临的正反物质不对称、层级结构等问题,人们提出了多种超标准模型,例如超对称模型、额外维模型和最小希格斯模型等,这些新模型也可以给出满足暗物质特征的候选粒子。当前,对暗物质基本性质的研究已经成为粒子物理和宇宙学的重要研究课题之一。本论文主要基于暗物质的直接探测和对撞机探测来研究暗物质的相关问题。暗物质直接探测实验旨在测量地下探测器内的靶核与暗物质粒子碰撞后的微小反冲能。其中,弱相互作用大质量粒子（WIMP）是非常流行的暗物质候选粒子之一。在30多年的暗物质直接探测历史中,只有实验DAMA、实验CRESST-II、实验CoGeNT和实验CDMS-II-Si报告了暗物质的疑似信号,大部分实验只给出了暗物质质量与散射截面的参数平面的排除上限。为此,人们提出了同位旋破缺、非弹性散射、轻媒介粒子和非标准晕模型等多种机制来尝试缓解不同实验之间的矛盾。与直接探测一样,只有当暗物质粒子与标准模型的粒子有充分的相互作用时,在对撞机上才能产生可观测的暗物质信号。具有高亮度、高分辨率和清晰背景的未来正负电子对撞机将是研究暗物质的强有力的工具。另外,暗物质对撞机探测与暗物质的分布无关,并且可以与暗物质直接探测的结论互补验证。本论文主要完成了以下两方面工作:（1）我们采用自旋无关的三类有效算符并固定三组不同的同位旋破缺参数ξ和媒介粒子的质量mΦ（ξ=-0.7,mΦ=200MeV;ξ=-0.7,mΦ=1 MeV;ξ=-0.82,mΦ-1 MeV）,研究了实验CDMS-II-Si在2013年观察到的暗物质疑似信号与实验DarkSide-50和实验XENON1T等给出的最新限制之间的兼容性。在暗物质与靶核自旋无关相互作用的情况下,我们发现实验DarkSide-50和实验XENON1T给出的限制在理论上是互补的。当固定同位旋破缺参数ξ=-0.7（-0.82）时,实验XENONT（DarkSide-50）给出的排除上限可以大幅度的减弱。对于第一类算符,当ξ=-0.7,mΦ-1 MeV时,实验DarkSide-50可以在mχ（?）20 GeV的区域给出更严格的限制;当ξ=-0.82,mΦ=1 MeV时,实验DarkSide-50只能在mχ（?）5 GeV的小区域内给出更严格的限制。对于第二类和第三类算符,分析结果与此类似。我们发现,即使同时考虑同位旋破缺和轻媒介子两种机制,也不能明显缓解实验CDMS-II-Si与其他实验的矛盾。然后,我们以暗光子模型为例,在参数平面（mA’,ε）,对暗光子的混合参数ε做出了新的限制。我们发现,当固定暗物质的质量比较小如mχ=6 GeV时,实验DarkSide-50可以在暗光子质量为[1 MeV,1 GeV]的区域给出比较严格的限制。此外,我们在参数平面（mχ,mA’）中也对暗物质和暗光子的相关参数做出了新的限制。（2）暗区域（Dark Sector）内可能存在一种或多种可以联系暗物质和标准模型粒子的暗媒介子。这些媒介粒子可能是矢量粒子A’、标量粒子Φ、赝标量粒子a、轴矢量粒子Z’或费米子N。在本文中,我们研究了在正负电子对撞机上大质量暗矢量媒介子（暗光子）和暗标量媒介子的不可见产生过程e+e-→qqA’和e+e→qqΦ,并计算了相关的散射截面和运动学分布。我们发现施加适当的运动学cut后,通过分析双jet系统的运动学分布可以辨别暗光子与暗标量媒介子。然后,我们以暗光子模型为例,在暗光子只与暗物质和标准模型的夸克相互作用的假设下,研究了在正负电子对撞机（CEPC）上寻找大质量暗光子的可能性。我们固定暗物质的质量为实验CDMS-II-Si给出的最佳拟合值mχ=8.6 GeV,并根据直接探测实验的数据计算了组合参数αχε2的排除上限,然后计算了暗光子不可见衰变过程A’→χχ的分支比。我们发现,CEPC在质心能为（?）=91.2 GeV的模式下运行一年,有可能在3σ置信度下发现质量在[20,60]GeV范围内的暗光子。但是,在这种假设下,随着质心能（?）的进一步提高,信号过程的散射截面会变小,背景过程的散射截面反而变大,正负电子对撞机在更高的质心能量运行模式下（如（?）=240 GeV）反而难以发现此质量范围内的暗光子。
吴佳骏[3]（2020）在《PandaX对单态扩展MSSM中具有轻媒介子的轻暗物质的限制》文中研究说明粒子物理标准模型的成功毋庸置疑,但是它依然存在一些问题未能解决,暗物质的问题就是其中的重要一环。大量天体物理和宇宙学的观测预言了暗物质的存在,暗物质作为一种被广泛接受的概念得到了人们的重视并对它进行了大量的理论研究和实验探测。在理论方面,众多暗物质模型被提出,超对称模型是其中的中坚力量,它可以提供多种暗物质候选者。弱相互作用的大质量粒子（WIMP）是暗物质最有潜力的候选者,它能够产生正确的残留密度并良好的符合对宇宙的大尺度模拟,但是它对宇宙的小尺度结构却无能为力。在实验方面,众多基于不同原理的不同实验组在对暗物质进行探测,虽然尚未找到暗物质的踪迹,但大量的实验数据可以对暗物质模型进行限制。研究指出,若暗物质具有适当的自相互作用可以有效的解决小尺度结构问题。不含Z3对称性的一般单态扩展最小超对称模型（GNMSSM）中的暗物质可以具有足够的自相互作用以解决小尺度结构问题,含Z3对称性的单态扩展最小超对称模型（NMSSM）中的暗物质虽可以给出正确的残留密度但不能具有足够的自相互作用解决小尺度结构问题。利用PandaX最新的对有轻媒介子轻暗物质的限制数据,我们检验了它对GNMSSM和NMSSM参数空间的影响。结果表明,PandaX的数据会严格的限制单态希格斯与二重态希格斯场的耦合系数λ,进而限制GNMSSM的参数空间。对于NMSSM,媒介子质量小于GeV的GeV级暗物质被严格的限制。
陈华[4]（2020）在《F（R）引力中的变色龙暗物质研究》文中提出暗物质和暗能量是当前粒子物理和宇宙学领域的两大疑难,尽管有许多观测证实了它们的存在,人们对它们的本质仍然知之甚少。宇宙学标准模型（ACDM）是目前最成功也是最简单的解释暗物质和暗能量的模型。然而,ACDM模型也存在一些问题。在唯象层面,尽管它在大尺度上的预言与观测符合得很好,但是在小尺度上却预言了过多的暗物质;而在理论层面,它也有面临着两大困难,一是宇宙学常数的精调问题,二是暗物质与暗能量之间的巧合问题。因此,有必要寻找其他可能的方案。在宇宙学领域,人们广泛地研究了修改引力理论作为广义相对论的拓展,并提出了众多成功的模型。修改引力通过修改爱因斯坦作用量引入了额外的标量场自由度,作为推动晚期（乃至早期）宇宙加速膨胀的动力学场。引力的修改手段有很多,其中F（R）引力是较简单的一种,它在天体物理和宇宙学唯象上都有很成功的应用,特别是暗能量和暴胀。尽管如此,修改引力理论却少有应用到暗物质问题上。暗物质模型的提出大多是基于超越粒子物理标准模型,例如轴子及其变体就是广为接受的暗物质候选者之一。但是由于暗物质和暗能量之间的巧合问题,我们有理由相信,它们之间可能存在相互作用,甚至它们可能有着共同的起源。因此,或许可以将已有的修改引力暗能量模型应用到暗物质问题中。近几年,有研究提出了F（R）引力所引入的额外标量场不仅可以充当暗能量还可以作为暗物质粒子的方案。这一构想的关键在于这个标量场具有变色龙机制,即标量场的质量会随着周围普通物质密度的增大而增大,因此在低密的宇宙学尺度上,它可以充当暗能量,而在高密的星系尺度,它则表现为暗物质。因此,为了区别于粒子物理中的一般标量场,我们称F（R）引力中的标量场为标量子。而当标量子应用到暗物质问题中时,也称为变色龙暗物质。这两种称呼在本文中会时常混用,但它们都指代同一个标量场。本文基于上述方案,研究变色龙暗物质在早期宇宙的演化,讨论它跟原初核子的耦合,以此通过早期宇宙中精确的原初核合成（BBN）对其进行限制,检验该方案的有效性。由于F（R）引力中的暗能量模型普遍遭遇标量曲率的奇点问题,我们发现对模型作高阶修正,即增加αR2项,可以解决这一问题。通过考察修正后的模型,我们发现标量子在早期宇宙的动力学是由αR2项和变色龙机制主导的,也就是说标量子物理不依赖于具体的低能暗能量模型。我们还发现了标量子在早期宇宙的演化方式呈反弹振荡的图像,它与驱动晚期宇宙加速膨胀的低能修正无关。我们进一步研究了标量子在BBN时期的演化,由此发现了 BBN对标量子质量的一般性束缚。这个约束来源于对αR2项的耦合强度α的限制,而且比第五力实验得出的限制严格得多。我们表明标量子在BBN时期可以自然地发展成足够小的涨落,因而避免了基于PLANCK 2018数据的BBN的限制。我们的结果不仅确认了变色龙暗物质方案的有效性,还指出标量子对BBN高度敏感,因此将来更精确的BBN数据（轻元素丰度和重子数密度分数）可以有效地限制变色龙暗物质方案。
唐丽[5]（2019）在《宇宙各向异性和暗物质替代理论的一些研究》文中研究指明基于广义相对论和宇宙学原理建立的标准宇宙学模型（ΛCDM）不仅是目前最简单又相对全面描述宇宙演化发展的模型,而且模型与大量的天文观测数据都高度一致。ΛCDM模型认为宇宙是由暗能量、暗物质和普通重子物质组成,宇宙空间在大尺度上是均匀且各向同性的。尽管模型在各方面都取得巨大的成功,但其仍面临着一些挑战。微波背景辐射功率谱中呈现出半球不对称性、电磁精细结构常数在大尺度宇宙空间中具有偶极结构形式等反常现象显示我们的宇宙可能偏离了宇宙学原理的要求,即统计学各向同性的假设。此外,暗物质假设提出至今约90年之久,除了星系旋转曲线和引力透镜等天文观测证据,物理学家并没有找到暗物质粒子存在的直接证据,因此讨论暗物质替代理论是十分必要的。本文利用多种天文观测对这些问题进行了检验。本文首先关于ΛCDM模型中宇宙空间是否各向同性采用了两种方法进行检验:1)距离对偶关系检验法。我们对宇宙学距离对偶关系进行各向异性参数化来检验宇宙空间结构。通过与强引力透镜和超新星的观测数据对比发现,在Union2.1的超新星样本中各向异性振幅参数A=0.038±0.063,并没有宇宙各向异性的信号。在JLA的超新星样本中我们得到各向异性振幅参数A=0.068±0.049。以上研究结果并没有显示明显的空间各向异性。我们通过蒙特卡洛模拟验证了方法的统计意义,而且一旦确认宇宙空间呈各向异性分布,该方法还能进一步确认各向异性最优方向。2)探测精细结构常数变化法。天文观测的反常现象表明超出标准宇宙学模型在理论上是可能存在的。在一些各向异性宇宙模型中可能存在电磁耦合,光子速度发生变化,从而引起电磁精细结构常数αe变化,那么通过对αe偶极结构的探测可以检验各向异性。在引力波（gravitational wave,GW）探测时代,利用GW信号可以在更高的精度上检验宇宙学。在伴随有电磁对应体（electromagnetic counterpart,EM conterpart）的强引力透镜引力波源中,EM对应体和GW各自形成源的两个像。由于光子运动的速度发生变化,而引力子仍以实验室光速传播,EM和GW的时间延迟差将存在差异,这种差异为检验αe的偶极形式提供了可能。我们通过对强引力透镜引力波源及其电磁对应体的时间延迟差的理论分析得到测量αe偶极变化的探测精度为1.85×10-5,如果考虑红移的影响,该精度可以达到10-10。本文还通过两种天文观测检验了暗物质替代理论:1)星系旋转曲线检验模型。我们选用18个星系组成的样本检验了三种模型,即暗物质模型、修改牛顿动力学模型（MOND）、修改引力模型中的MSTG模型。我们通过统计方法来评估最佳模型。结果显示,只有1个星系能与MSTG模型相拟合,有2个星系并不需要添加暗物质或者修改引力来解释星系旋转曲线,5到6个星系能由暗物质模型最佳拟合,9到10个星系可以与MOND模型达到最佳拟合。总体而言,MOND模型在此样本检验下是最佳拟合模型。2)星系团强引力透镜检验模型。Verlinde最近研究Emergent gravity（EG）理论,从微观自由度作用得到了宏观表现的等效暗物质这个重要结果,也有望成为替代暗物质的理论,因此,我们在文中利用星系团强引力透镜数据检验了暗物质模型中的NFW模型和Verlinde的EG理论。鉴于EG的最佳拟合参数与理论值都在同一数量级,EG理论可以在定性上解释引力现象。但是,严格的统计结果显示NFW模型比EG模型更好。
许陶[6]（2019）在《超出标准模型新物理的对撞机唯象学》文中研究表明希格斯玻色子的发现是粒子物理学研究自然界最基本相互作用的又一次成功。然而,也有一些反常实验结果显示标准模型并不是完整描述所有自然现象的终极理论。在精细检验标准模型的同时,我们也需要使用对撞机实验寻找超出标准模型新物理存在的证据。在本文中,我们研究新物理模型的对撞机唯象学和对应的寻找策略。我们首先研究在TeV能标上的中微子质量模型。在一类引入额外轻子的反跷跷板模型中,额外轻子衰变行为与标准模型W和Z玻色子非常相似。我们发现,在大型强子对撞机上产生的额外轻子对可能被错误重建为W玻色子对事例。探测轻子数破坏过程是检验中微子马约拉纳属性的重要途径。我们研究在未来电子-电子对撞机上测量反无中微子双贝塔衰变过程。我们针对不同测量道中的运动学性质设计重建方法与事例挑选条件,并发现反无中微子双贝塔衰变测量可以有效约束中微子混合参数。自相互作用暗物质是对天文学观测中星系小尺度结构问题的有力解释。我们研究在大型强子对撞机上利用暗物质束缚态寻找来验证暗物质自相互作用的存在。模型中暗物质通过交换暗光子形成束缚态,束缚态湮灭至一对长寿命暗光子并继续衰变回轻子的过程造成偏移轻子喷注信号。我们发现这种寻找方法能够探测宇宙学模拟中确定的参数区间,并提出一种联合束缚态测量与天文学观测确定自相互作用暗物质模型参数的方案。我们也研究新物理模型中标量粒子交换胶子形成的束缚态。我们发现标量顶夸克束缚态的湮灭信号会淹没在标准模型背景中。对于带有更高电荷新粒子形成的束缚态,湮灭产物可能贡献至强子对撞机上的双光子事例超出。但是新粒子与夸克的耦合形式受实验严格限制,在选取参数区间中仅至顶夸克加轻夸克的衰变未被排除。我们同时研究标量顶夸克衰变中的运动学。比较全矩阵元和运动学两种模拟方法的结果显示极化关联在级联衰变中起重要作用,并可能导致末态运动学效率显着增加或减小。在超对称粒子寻找中使用纯运动学模拟结果进行截面估计可能造成偏差。机器学习在喷注分类中的应用可以提升未来对撞机实验的事例挑选过程。我们训练一个全连接神经网络区分夸克和胶子喷注。网络不仅在区分高能量喷注时优于已有方法,而且可以适用于不同喷注能量区间。研究结果也验证了喷注观测量在分类问题中的优越性。
冯磊[7]（2018）在《暗物质到底有多冷》文中研究说明夜幕降临时,满天的繁星足以让人们感叹宇宙的浩瀚。事实上,你能看到的恒星只是银河系中的一部分,即便把银河系外所有星系（哈勃的观测揭示了宇宙大约存在1000亿个星系,但这一估计值可能还会成倍增加）的质量都算上,可能还不到宇宙质量的5%。天文学的观测表明,剩下约95%由看不见的暗物质和暗能量组成。
蔡荣根,王少江,杨润秋,张云龙[8]（2018）在《引力的本质》文中提出回顾了关于引力本质的历史探索和最新进展.从牛顿引力和爱因斯坦引力出发,介绍了关于引力本质历史探索上的两次重大飞跃.从修改引力、量子引力和全息引力三个方面,介绍了关于引力本质的最新进展.对于牛顿引力,从开普勒行星运动定律出发,介绍了牛顿万有引力定律.介绍了最近关于修改牛顿力学和暗物质的进展;对于爱因斯坦引力,阐释了引力的几何化,然后介绍了爱因斯坦引力在宇宙学和引力波方面的应用;对于修改引力,从额外的引力自由度、高阶导数引力和高维引力三个方面介绍;对于量子引力,从协变量子引力、正则量子引力和其他量子引力三个方面介绍;对于全息引力,介绍了它的全息图像、呈展性质以及它与量子信息之间的关系.但是截至目前,关于引力本质问题的答案依然是一个谜.
巩岩,陈学雷[9]（2018）在《暗物质的天体物理限制》文中提出1.引言暗物质和暗能量是飘在现代物理学和天文学上空的"两朵乌云"。我们日常所熟悉的各种东西,如花草、土石、水与空气等,乃至组成它们的分子、原子甚至电子、光子等,只占整个宇宙组成的约5%。目前的粒子物理标准模型也仅限于解释这5%的宇宙组成,剩下的95%只是由它们的万有引力效
吴红彦[10]（2018）在《暗物质现象学研究》文中认为粒子物理标准模型是二十世纪最重要的物理学成果之一,它描述了组成物质的基本粒子及其相互作用,在唯象上取得了巨大成功。然而标准模型并不是一个十分完整的理论,暗物质就是它不能解释的问题之一。大量实验观测证明暗物质占宇宙总能量的四分之一左右,是宇宙中物质的主要组成部分。在粒子物理学中,为了解释暗物质问题,人们提出了各种各样的新物理模型,如超对称,额外维,轴子模型等。本文主要研究两种简单的标准模型拓展理论。第一种是Higgs粒子传递的标量暗物质（Higgs-portal scalar dark matter model,HSDM）模型。该理论在标准模型的基础上引入一个标量单态s作为暗物质,其中s只与标准模型中的Higgs粒子耦合。模型中的自由参数只有暗物质质量ms和耦合常数?,因此对实验限制比较敏感。我们考虑了s是实标量和复标量的两种情况。通过普朗克卫星给出的暗物质残留密度,暗物质直接探测实验LUX2016和XENON1T的最新数据,LHC上间接给出的Higgs粒子不可见衰变分支比,和Fermi-LAT、H.E.S.S.给出的gamma射线谱等实验限制,我们将实标量暗物质质量共振区域限制在54.9-62.3GeV,大质量区域排除到834GeV;复标量暗物质的共振区域质量限制在53.8-62.2GeV,大质量区域排除到3473GeV。第二种是研究电中性Majorana粒子作为暗物质,本文以有效场理论方式研究Majorana暗物质模型。在此框架下它只与标准模型中的Z玻色子和Higgs粒子耦合,模型中的参数只有暗物质粒子质量和两个耦合常数。本文给出Majorana暗物质粒子湮灭到标准模型粒子末态截面的解析结果。通过暗物质残留密度、LUX2016、PandaX和XENON1T等实验限制,我们得到模型无关的参数空间。最后,我们将这些结果应用到singlet-doublet模型和最小超对称暗物质模型中。
二、MOND理论和暗物质模型的检验（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、MOND理论和暗物质模型的检验（论文提纲范文）
（1）暗物质相关理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 暗物质的概念 |
| 1.2 暗物质理论简介 |
| 第2章 基于AMS-02和DAMPE电子宇宙线的暗物质间接探测研究 |
| 2.1 宇宙线发现历史 |
| 2.2 宇宙线的传播 |
| 2.2.1 宇宙线传播的数值计算 |
| 2.2.2 太阳调制 |
| 2.3 宇宙线的探测 |
| 2.3.1 AMS-02 |
| 2.3.2 悟空号 |
| 2.4 电子宇宙线相关的暗物质间接探测研究 |
| 2.4.1 宇宙线正负电子背景 |
| 2.4.2 DAMPE电子宇宙线能谱超出的具有中间粒子的暗物质湮灭模型解释 |
| 2.4.3 DAMPE电子宇宙线能谱超出的最小左右手对称模型暗物质解释 |
| 2.4.4 轻子子群模型对AMS-02和DAMPE的电子能谱解释 |
| 第3章 利用超大质量黑洞超辐射现象限制极轻玻色子 |
| 3.1 超辐射现象简介 |
| 3.2 超辐射限制玻色子质量 |
| 3.3 超大质量黑洞质量和自旋 |
| 3.4 对低质量玻色子的限制 |
| 3.5 超辐射小结 |
| 第4章 Hidden sector暗物质对XENON1T的低能电子反冲实验的解释 |
| 4.1 XENON1T低能电子反冲异常 |
| 4.2 镜像暗物质对XENON1T低能电子反冲异常的解释 |
| 4.2.1 镜像暗物质简介 |
| 4.2.2 镜像电子解释XENON1T低能电子反冲数据 |
| 4.2.3 镜像模型小结 |
| 4.3 等离子体暗物质对XENON1T低能电子反冲异常的解释 |
| 4.3.1 等离子体暗物质简介 |
| 4.3.2 等离子体暗电子解释XENON1T低能电子反冲数据 |
| 4.3.3 等离子体暗物质模型小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（2）暗物质寻找的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 暗物质简史 |
| 1.1.1 暗物质史前阶段(古希腊时期-20世纪30年代) |
| 1.1.2 暗物质近代阶段(20世纪30年代-当前) |
| 1.2 暗物质存在的证据 |
| 1.2.1 星系的旋转曲线 |
| 1.2.2 引力透镜 |
| 1.2.3 微波背景辐射 |
| 1.2.4 大爆炸核合成理论 |
| 1.2.5 宇宙大尺度结构模拟 |
| 1.3 暗物质的起源 |
| 1.4 暗物质的分布 |
| 1.4.1 暗物质的密度分布 |
| 1.4.2 暗物质的速度分布 |
| 1.5 暗物质的性质与分类 |
| 1.6 暗物质的探测方法 |
| 1.6.1 直接探测 |
| 1.6.2 间接探测 |
| 1.6.3 对撞机探测 |
| 1.6.4 暗物质自相互作用 |
| 1.7 论文结构 |
| 第二章 暗物质直接探测与对撞机探测 |
| 2.1 暗物质直接探测原理 |
| 2.1.1 自旋无关和自旋相关的散射截面 |
| 2.1.2 暗物质直接探测的形式 |
| 2.1.3 探测信号 |
| 2.1.4 暗物质探测器分类 |
| 2.2 暗物质直接探测实验的现状 |
| 2.2.1 DAMA |
| 2.2.2 CRESST |
| 2.2.3 CoGeNT |
| 2.2.4 CDMS |
| 2.2.5 CDEX |
| 2.2.6 PandaX |
| 2.2.7 LUX |
| 2.2.8 LZ |
| 2.2.9 XENON |
| 2.2.10 XMASS |
| 2.2.11 DarkSide |
| 2.2.12 ANAIS-112 |
| 2.2.13 COSINE-100 |
| 2.2.14 PICO |
| 2.2.15 DRIFT |
| 2.2.16 NEWS-G |
| 2.3 暗物质对撞机探测理论与模型 |
| 2.3.1 有效场理论 |
| 2.3.2 简单模型 |
| 2.3.3 趋向完备模型 |
| 2.4 暗物质对撞机探测实验的现状 |
| 2.4.1 大型强子对撞机实验 |
| 2.4.2 未来正负电子对撞机实验 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 直接探测实验对暗物质相互作用的限制 |
| 3.1 轻媒介子和同位旋破缺相互作用 |
| 3.1.1 带有轻媒介子的有效算符理论 |
| 3.1.2 同位旋破缺 |
| 3.1.3 预期的事例率 |
| 3.2 直接探测实验的数据与分析 |
| 3.2.1 直接探测实验的相关数据 |
| 3.2.2 实验分析结果 |
| 3.3 直接探测实验对暗光子相关参数的限制 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 在正负电子对撞机上寻找大质量的暗光子 |
| 4.1 暗光子和暗标量媒介子 |
| 4.2 暗光子和暗标量媒介子的产生过程 |
| 4.2.1 相互作用截面和运动学分布 |
| 4.2.2 区分暗光子和暗标量媒介子 |
| 4.3 在CEPC上探寻大质量暗光子的可能性 |
| 4.3.1 暗光子不可见衰变分支比 |
| 4.3.2 从背景中辨别暗光子信号 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 暗光子的衰变宽度 |
| 致谢 |
| 博士期间发表的论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）PandaX对单态扩展MSSM中具有轻媒介子的轻暗物质的限制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词列表 |
| 第1章 引言 |
| 第2章 粒子物理标准模型 |
| 2.1 基本粒子的探索与发现 |
| 2.2 标准模型简介 |
| 2.2.1 基本相互作用 |
| 2.2.2 标准模型中的粒子 |
| 2.2.3 标准模型的拉氏量 |
| 2.3 标准模型存在的问题 |
| 第3章 超对称唯象简介 |
| 3.1 最小超对称标准模型(MSSM) |
| 3.2 次最小超对称标准模型(NMSSM) |
| 3.3 一般单态扩展最小超对称标准模型(GNMSSM) |
| 第4章 暗物质与小尺度结构问题 |
| 4.1 暗物质的存在 |
| 4.2 暗物质的理论 |
| 4.2.1 暗物质的分类 |
| 4.2.2 暗物质的候选者 |
| 4.3 暗物质的实验探测 |
| 4.3.1 直接探测 |
| 4.3.2 间接探测 |
| 4.3.3 对撞机产生暗物质 |
| 4.4 小尺度结构问题 |
| 第5章 自相互作用暗物质及其超对称实现 |
| 5.1 暗物质的相互作用 |
| 5.2 自相互作用暗物质的超对称实现 |
| 第6章 PandaX对单态扩展MSSM中具有轻媒介子的轻暗物质的限制 |
| 6.1 对NMSSM的限制 |
| 6.2 对GNMSSM的限制 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（4）F（R）引力中的变色龙暗物质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 黑暗的浮现:暗物质 |
| 1.2 更深的黑暗:暗能量 |
| 1.3 重新洗牌:修改引力手段 |
| 第二章 ACDM模型回顾 |
| 2.1 ACDM模型的理论基础 |
| 2.2 ACDM模型的困境 |
| 第三章 F(R)引力与宇宙的黑暗面 |
| 3.1 F(R)引力的理论基础 |
| 3.2 动力学暗能量 |
| 3.3 变色龙暗物质 |
| 第四章 变色龙暗物质在早期宇宙 |
| 4.1 解析近似 |
| 4.2 数值计算 |
| 第五章 原初核合成限制变色龙暗物质 |
| 5.1 变色龙暗物质在BBN时期的演化 |
| 5.2 变色龙暗物质与原初核子的耦合 |
| 5.3 BBN对变色龙暗物质的限制 |
| 第六章 总结与展望 |
| 附录A 第一阶重子手征微扰理论 |
| A.1 介子部分的手征拉式量 |
| A.2 包含核子的手征微扰理论 |
| A.3 与标量子的耦合 |
| 参考文献 |
| 在校期间发表的论文、科研成果等 |
| 致谢 |
（5）宇宙各向异性和暗物质替代理论的一些研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 标准宇宙学模型简介 |
| 2.1 宇宙学原理 |
| 2.2 宇宙红移 |
| 2.3 宇宙学距离 |
| 2.3.1 共动距离 |
| 2.3.2 光度距离 |
| 2.3.3 角直径距离 |
| 2.4 宇宙动力学 |
| 2.5 标准宇宙学模型面临的问题 |
| 2.5.1 视界疑难 |
| 2.5.2 准平坦性疑难 |
| 2.5.3 各向异性 |
| 2.5.4 暗物质问题 |
| 3 宇宙各向异性检验 |
| 3.1 基于距离对偶关系的检验法 |
| 3.1.1 距离对偶关系 |
| 3.1.2 超新星 |
| 3.1.3 强引力透镜 |
| 3.1.4 各向异性检验方法 |
| 3.1.5 数据样本和结果 |
| 3.1.6 方法统计意义验证 |
| 3.1.7 总结与讨论 |
| 3.2 基于精细结构常数变化的检验法 |
| 3.2.1 引力波与电磁对应体 |
| 3.2.2 限制精细结构各向异性 |
| 3.2.3 数值估算结果 |
| 3.2.4 总结与讨论 |
| 4 修改引力模型检验 |
| 4.1 引力模型 |
| 4.1.1 暗物质模型 |
| 4.1.2 MSTG引力 |
| 4.1.3 修改牛顿动力学 |
| 4.1.4 Emergent gravity |
| 4.2 利用星系旋转曲线检验引力模型 |
| 4.2.1 星系结构 |
| 4.2.2 旋转速度 |
| 4.2.3 星系旋转曲线拟合结果 |
| 4.2.4 模型比较 |
| 4.2.5 小结 |
| 4.3 利用星系团引力透镜检验引力模型 |
| 4.3.1 理论模型和方法 |
| 4.3.2 样本和结果 |
| 4.4 小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士在攻读博士学位期间发表/待发表的论文录 |
| B.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| C.作者在攻读博士学位期间参加的学术交流活动 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（6）超出标准模型新物理的对撞机唯象学（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 2 反跷跷板模型的强子对撞机唯象学 |
| 2.1 TeV能标的反跷跷板模型 |
| 2.2 反跷跷板模型与W~+W~-事例 |
| 2.3 模型对撞机模拟结果 |
| 2.4 反跷跷板模型与缪子反常磁矩 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 电子对撞机上的反无中微子双贝塔衰变 |
| 3.1 反无中微子双贝塔衰变信号背景分析 |
| 3.2 反无中微子双贝塔衰变对撞机模拟 |
| 3.2.1 W~-W~-强子衰变道 |
| 3.2.2 W~-W~-半轻衰变道 |
| 3.2.3 W~-W~-纯轻衰变道 |
| 3.3 测量结果对中微子模型限制 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 自相互作用暗物质束缚态研究 |
| 4.1 自相互作用暗物质模型 |
| 4.2 暗物质束缚态产生过程 |
| 4.3 暗物质束缚态湮灭衰变 |
| 4.4 束缚态过程模拟结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 强相互作用束缚态的对撞机唯象学 |
| 5.1 强子对撞机上的QCD束缚态 |
| 5.2 标量顶夸克模型及束缚态B_t |
| 5.3 六重态双夸克模型及束缚态B_Ф |
| 5.3.1 B_Ф湮灭信号 |
| 5.3.2 对撞机实验对六重态的限制 |
| 5.4 八重态模型及其束缚态B_Ф |
| 5.4.1 B_Ф湮灭信号 |
| 5.4.2 对撞机实验对八重态的限制 |
| 5.5 长寿命标量带色粒子寻找 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 超对称对撞机寻找中的运动学 |
| 6.1 标量顶夸克衰变中的极化效应 |
| 6.2 带电微子衰变中的极化效应 |
| 6.3 极化效应对末态轻子运动学的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 机器学习在喷注物理中的应用 |
| 7.1 喷注事例观测量 |
| 7.1.1 喷注整体信息观测量 |
| 7.1.2 喷注局域信息观测量 |
| 7.2 大型强子对撞机上的喷注模拟 |
| 7.3 全连接深层神经网络架构 |
| 7.4 神经网络分类喷注的性能 |
| 7.4.1 全连接深层神经网络性能 |
| 7.4.2 喷注观测量对网络性能的影响 |
| 7.4.3 神经网络对喷注能量的适用性 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 发表文章目录 |
（8）引力的本质（论文提纲范文）
| 1 牛牛顿引力 |
| 1.1 开开普勒行星运动定律 |
| 1.2 牛顿万有引引力定律 |
| 1.3 修修改牛顿力学与暗物质 |
| 2 爱爱因斯坦引力 |
| 2.1 引引力几何化 |
| 2.2 宇宇宙学 |
| 2.3 引力波 |
| 3 修修改引力 |
| 3.1 额外的引力力自由度 |
| 3.2 高高阶导数引力 |
| 3.3 高维引力理理论 |
| 4 量量子引力 |
| 4.1 协协变量子引力 |
| 4.2 正则量子引引力 |
| 4.3 其其他量子引力 |
| 5 全全息引力 |
| 5.1 引力的全息息图像 |
| 5.2 引引力的呈展性质 |
| 5.3 引引力与量子信息 |
| 6 结结语 |
（9）暗物质的天体物理限制（论文提纲范文）
| 1. 引言 |
| 2. 暗物质的天文观测证据 |
| 3. 暗物质与结构形成理论 |
| 4. 弱相互作用暗物质 |
| 5. 轴子实验 |
（10）暗物质现象学研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 引言 |
| 2 理论准备 |
| 2.1 标准模型简介 |
| 2.2 标准模型存在的问题 |
| 2.3 标准宇宙学 |
| 3 暗物质简介 |
| 3.1 暗物质存在的证据 |
| 3.1.1 星系旋转曲线 |
| 3.1.2 引力透镜和星系团碰撞 |
| 3.1.3 宇宙微波背景辐射 |
| 3.2 暗物质理论简介 |
| 3.2.1 暗物质的分类 |
| 3.2.2 暗物质候选粒子 |
| 3.2.3 暗物质残留密度计算 |
| 3.3 暗物质的探测 |
| 3.3.1 直接探测 |
| 3.3.2 间接探测 |
| 3.3.3 对撞机上产生 |
| 4 Higgs粒子传递的标量暗物质模型 |
| 4.1 模型介绍 |
| 4.2 暗物质残留密度 |
| 4.3 直接探测 |
| 4.4 间接探测 |
| 4.4.1 Higgs粒子不可见衰变 |
| 4.4.2 gamma射线谱 |
| 4.5 小结 |
| 5 Majorana暗物质有效场理论 |
| 5.1 理论介绍 |
| 5.2 暗物质残留密度的计算 |
| 5.3 直接探测限制 |
| 5.4 应用 |
| 5.4.1 singlet-doublet暗物质模型 |
| 5.4.2 MSSM模型 |
| 5.5 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.热力学平均湮灭截面计算 |
| B.作者在攻读硕士学位期间发表/待发表的论文目录 |
| C.作者在攻读硕士学位期间参加的学术交流活动 |
四、MOND理论和暗物质模型的检验（论文参考文献）
- [1]暗物质相关理论研究[D]. 祖磊. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]暗物质寻找的研究[D]. 李春园. 山东大学, 2020(10)
- [3]PandaX对单态扩展MSSM中具有轻媒介子的轻暗物质的限制[D]. 吴佳骏. 北京工业大学, 2020(07)
- [4]F（R）引力中的变色龙暗物质研究[D]. 陈华. 华中师范大学, 2020(01)
- [5]宇宙各向异性和暗物质替代理论的一些研究[D]. 唐丽. 重庆大学, 2019(01)
- [6]超出标准模型新物理的对撞机唯象学[D]. 许陶. 浙江大学, 2019(11)
- [7]暗物质到底有多冷[J]. 冯磊. 科学24小时, 2018(09)
- [8]引力的本质[J]. 蔡荣根,王少江,杨润秋,张云龙. 科学通报, 2018(24)
- [9]暗物质的天体物理限制[J]. 巩岩,陈学雷. 现代物理知识, 2018(02)
- [10]暗物质现象学研究[D]. 吴红彦. 重庆大学, 2018(04)