宇宙重子缺失之谜

  • 《李政道讲座》助教 黄荐
  • 日期:2020-06-15
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         6月11日下午13:30,第十三期《李政道讲座》第三讲,由清华大学崔伟教授讲解宇宙重子缺失之谜。讲座围绕崔伟教授提出的“宇宙热重子探寻计划(HUBS)”,针对宇宙形成过程中重子消失的过程进行了大胆猜想,并分享了实验观测设备开发研制的过程,对启发同学们如何开展科学研究有着重要意义。

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       《第十三期李政道讲座 第3讲 崔伟教授

         讲座之前,崔伟教授分享了《李政道先生与CUSPEA》的视频资料,让大家对李政道先生发起的CUSPEA项目以及其对国家的改革开放及深远影响更为了解。随后,讲座以宇宙形成过程的假设切入,介绍了经典理论以及已有的实验观测验证。在此基础上,引出了重子缺失的问题。在宇宙层面,我们只能看到大致一半的重子物质,另一半去哪儿了?而在星系层面,物质中重子占的比例比宇宙整体平均值小得多,对于系统质量越小的星系,重子物质的比例越低,所以在星系形成时,重子会逃逸?宇宙中重元素缺失?目前的假设:缺失的重子隐藏在低密度的热气体中?比如宇宙大尺度的纤维结构可以解释宇宙重子缺失问题;星系若存在周围的热晕,可以解释星系重子缺失的问题;星系热晕或星系间热气体中若含有足量的重元素,可以解释宇宙重元素缺失的问题。而目前关键的“卡脖子”问题是缺少实际的观测结构来验证目前的理论模型。通过分析实验验证的目标,崔伟教授团队准备研制并发射卫星,携带大视场、高效率、高分辨X射线成像和光谱观测手段,以探测宇宙大尺度纤维状结构及星系周围物质分布,来论证重子缺失的猜想。崔伟教授谈到在能够“仰望星空”之前,需要踏踏实实的在实验室把基础数据及工具做出来,以技术推动尖端科学研究,更前沿的研究又会对技术提出更高的要求。在天文观测技术上新技术的突破不限于基础研究,而天文方面的基础研究,在实现科学目标的过程中,关键技术突破可以运用在很多领域,如同步辐射、材料、医疗及国防方面都有广泛的应用。

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       《第十三期李政道讲座 第3讲 崔伟教授演示内容

        同学们对天文方面的热点问题同崔伟教授进行了热情探讨。比如,黑洞吞噬的东西都去了哪儿?微小的黑洞会蒸发吗?暗物质只受引力作用,有没有暗物质组成的黑洞?也有同学对实验测量兴趣浓厚,询问了测量温度时标定的问题。喜欢哲学的同学,问到了科学有没有边界等问题。崔伟教授耐心一一解答,与同学深入交流。

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《第十三期李政道讲座 第3讲 崔伟教授演示内容

【嘉宾简介】崔伟教授,1987年毕业于中国科技大学。当年通过李政道先生主导的 CUSPEA 项目考试赴美留学。1994年在美国威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin at Madison)物理系获博士学位。毕业后就职于麻省理工学院空间研究中心(Center for Space Research,现 Kavli Institute for Astrophysics and Space Research)2000年入职普渡大学物理系(现物理与天文系),2011年被聘为中国科学院粒子天体物理重点实验室和高能物理研究所粒子天体物理中心的首席科学家。“2018年起任清华大学天文系教授。