暗物质暗能量相关问题研究

This project focuses on issues related to dark matter and dark energy. The detailed studies include 1) the theoretical models of dark energy, especially on the Quintom; 2)reconstructing the evolution of the equation of state of the dark energy and constrainning the theoretical models; 3)discussing the implications of the Quintom in early universe, especially its role as a possible solution to the singularity problem of the Big-Bang cosmology; 4)studying the properties of the WIMP dark matter, especially the non-thermally produced WIMPs; 5)considering the implications of non-thermal WIMPs for the experiments of dark matter detections.

本项目研究宇宙暗物质、暗能量以及相关的问题。具体研究内容包括：1）暗能量理论模型，特别是研究Quintom 暗能量模型的性质；2）利用天文观测数据重组暗能量状态方程的演化，以检验暗能量理论；3）研究Quintom理论在极早期宇宙中的应用，特别是它对解决宇宙奇异性问题的可能性；4）研究WIMP暗物质的性质，特别是非热产生的WIMP暗物质的性质；5）研究非热产生WIMP暗物质粒子对暗物质实验，如直接探测、间接探测方面的效应。

本项目围绕宇宙暗物质暗能量、引力波、CMB极化物理等粒子宇宙学相关问题开展研究 。我们研究了速度相关的暗物质粒子湮灭过程，给出了相应的暗物质湮灭截面限制，并开展了在新发现的矮星系Reticulum-II中寻找暗物质粒子湮灭信号的工作，给出了该源伽马射线观测的残差图。我们构造了Higgs大反弹宇宙模型，不仅避免了宇宙原初奇点问题，还自然地避免了宇宙大反弹模型遇到的 anisotropy 问题。我们研究了各向异性的CMB极化旋转角对于原初引力波探测的影响，发现各项异性的极化旋转角与张标比r之间存在重要的简并性。我们结合对撞机和引力波探测研究了电弱相变性质，结果证实了张新民1993年提出的包括希格斯场六次方的弱电相变理论，它的确能有效地实现强一级相变，并预言三希格斯耦合系数相比标准模型有明显偏离， 而且电弱相变产生的引力波可以通过eLISA 空间引力波探测器来检验。我们利用PCA的方法重构了宇宙再电离历史。2014年5月， 张新民带领团队提出了“阿里原初引力波探测计划”。这是我国第一个CMB偏振观测项目，建成后将与智利、南极极点并列成为全球原初引力波探测三大基地。在项目执行期间，发表了大量关于暗物质暗能量、引力波等科普文章。组织和参加了若干国内国际上的学术会议，并应邀作大会报告。