暗能量占宇宙总能量的约70%,其物理本质是物理与天文学最重大的未解之谜之一。它的基本性质由状态方程参数 描述,即压强与能量密度之比。不同模型对
的演化有不同预言:宇宙学常数模型要求
且不随时间变化;“精质”(Quintessence)理论要求
;“幽灵”(Phantom)理论要求
;而张新民团队2004年提出的“精灵”(Quintom)理论则预言
在宇宙演化中可以跨越 -1。该理论提出后引发国际广泛关注,相关论文已被引用逾1200次,并在2008年获首届“中国卓越研究奖”。2010年,《Physics Reports》专门发表综述介绍了Quintom宇宙学。
DESI是当前国际上最重要的暗能量观测计划,由全球70余家科研机构、900多名研究人员共同参与,依托美国亚利桑那州基特峰天文台的4米口径望远镜,通过对数千万个星系的光谱进行高精度测量,绘制宇宙大尺度结构的三维分布图谱。其科学目标是探寻暗能量性质,理解宇宙加速膨胀背后的物理机制。未来随着DESI数据的进一步积累,主焦点光谱巡天(PFS)、欧几里得(Euclid)空间卫星等新一代巡天计划的投入运行,暗能量性质将得到进一步检验。
此外,我国阿里原初引力波探测实验也在开拓一条不同于DESI的研究路径。它不仅以探测原初引力波为目标,还计划通过对宇宙微波背景辐射(CMB)极化的高精度测量,研究暗能量与光子的陈省身—西蒙斯(Chern-Simons)相互作用。该相互作用的效应是使CMB光子在传播过程中极化方向发生旋转。测量该旋转角将为理解暗能量的动力学性质,特别是其与标准模型基本粒子的相互作用提供全新的证据。由高能物理所主导的阿里原初引力波探测实验(AliCPT)已于今年四月建成运行。
链接1:Gu, G., Wang, X., Wang, Y. et al. Dynamical dark energy in light of the DESI DR2 baryonic acoustic oscillations measurements. Nat Astron (2025).
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