Modern Cosmology and the Dark Matter Problem (Cambridge Lecture Notes in Physics) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:D. W. Sciama

出品人:

页数:244

译者:

出版时间:1994-05-27

价格:USD 50.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521438483

丛书系列:

图书标签:

物理
Cosmology
Dark Matter
Astrophysics
Physics
Theoretical Physics
Cosmological Models
Particle Physics
Cambridge Lecture Notes
Modern Physics
Universe

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具体描述

This book shows how modern cosmology and astronomy have led to the need to introduce dark matter in the universe. Some of this dark matter is in the familiar form of protons, electrons and neutrons, but most of it must have a more exotic form. The favoured, but not the only, possibility is neutrinos of non-zero rest mass, pair-created in the hot big bang and surviving to the present day. After a review of modern cosmology, this book gives a detailed account of the author's recent theory in which these neutrinos decay into photons which are the main ionising agents in hydrogen and nitrogen in the interstellar and intergalactic medium. This theory, though speculative, explains a number of rather different puzzling phenomena in astronomy and cosmology in a unified way and predicts values of various important quantities such as the mass of the decaying neutrino and the Hubble constant. Written by a cosmologist of the first rank, this topical book will be essential reading to all cosmologists and astrophysicists.

穿越宇宙的幽影：暗物质与现代宇宙学的未解之谜宇宙，这个浩瀚无垠的舞台，自大爆炸以来，一直以令人难以置信的速度膨胀，其中孕育着星系、恒星、行星，以及我们赖以生存的地球。然而，当我们拨开可见物质的层层迷雾，深入探索宇宙的本质时，一个令人困惑的幽灵——暗物质——赫然出现在我们面前。它无形无质，不与光发生任何相互作用，却以其巨大的引力，支配着星系的旋转、星系团的形成，甚至是宇宙结构的演化。《现代宇宙学与暗物质问题》并非一本单纯的教科书，它是一次邀您踏上的深刻探索之旅，一次对宇宙最深层奥秘的求索。本书将带领读者穿越现代宇宙学的前沿阵地，聚焦于那个占据宇宙绝大部分质量却又鲜为人知的暗物质问题。我们将从基础的宇宙学原理出发，逐步深入到当前研究的最前沿，揭示暗物质研究的由来、证据以及它在构建我们宇宙模型中所扮演的关键角色。本书的起点，是对经典宇宙学模型的梳理与回顾。我们将回顾宇宙膨胀的证据，从哈勃定律到宇宙微波背景辐射（CMB），这些观察结果共同指向了一个年轻且不断演化的宇宙。然后，我们将深入探讨CMB的精细结构，分析其中蕴含的丰富信息，以及它如何为我们描绘出宇宙早期物质密度分布的蓝图。正是对这些观测数据的精确分析，促使科学家们提出了暗物质存在的不可避免性。接着，我们将系统地考察支持暗物质存在的各种观测证据。这不仅仅是简单的引力效应的推断，而是跨越多个尺度、多种现象的相互印证。从星系的旋转曲线，科学家们发现星系外围的恒星运动速度远高于仅由可见物质提供的引力所能解释的范围；到星系团的动力学研究，观测到的星系速度和高温气体分布也暗示着存在远超可见物质的额外引力源；再到引力透镜效应，遥远星系发出的光线在穿过星系团时发生的弯曲，其偏转程度的大小，精确地反映了透镜质量的分布，而这个质量分布显然无法被可见物质单独解释。本书将详细解析这些关键证据，并展示它们如何共同指向一个统一的结论：宇宙中存在着一种不发光、不反射光、但具有引力效应的物质，即暗物质。然而，暗物质究竟是什么？这正是本书的核心难题，也是当代物理学和天文学界最为活跃的研究领域之一。我们将系统地介绍当前主流的暗物质候选粒子模型，从最简单的冷暗物质（CDM）模型，到可能的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）、轴子（axions）、惰性中微子（sterile neutrinos）等。本书将深入探讨这些模型各自的理论基础、预言以及目前实验探测的进展和挑战。我们将了解那些在地下深处的暗物质探测实验，它们如何试图直接捕捉暗物质粒子与普通物质的微弱相互作用；我们将审视那些建造在太空中的粒子探测器，它们如何在宇宙射线中寻找暗物质湮灭或衰变的信号；我们还会探讨粒子加速器实验，例如大型强子对撞机（LHC），它们能否在更高的能量下创造出暗物质粒子。除了粒子物理的视角，本书还将探讨暗物质在宇宙结构形成中的关键作用。暗物质的引力势井是第一批形成结构的种子，它吸引着普通物质聚集，最终形成了我们今天所见的星系和星系团。我们将讨论暗物质的分布是否均匀，以及它如何在宇宙大尺度结构（LSS）的形成中扮演着“骨架”的角色。通过模拟和观测，我们将了解暗物质的分布模式如何影响了宇宙网格的形成，以及它如何与普通物质的演化相互作用。最后，本书将展望暗物质研究的未来方向，以及它可能对我们理解宇宙最终命运产生的深远影响。随着探测技术的不断进步和理论模型的日臻完善，我们有望在不久的将来揭开暗物质的神秘面纱。一旦我们真正理解了暗物质的本质，我们将可能获得对引力、粒子物理甚至宇宙起源和演化更深层次的认识。《现代宇宙学与暗物质问题》并非为专家量身定做，而是为所有对宇宙充满好奇、渴望理解其运作机制的读者而准备。本书力求在保持严谨科学性的同时，以清晰易懂的语言解释复杂的概念，让普通读者也能领略到宇宙学的魅力，并认识到暗物质研究的重要性和激动人心的前景。准备好，与我们一同踏上这场穿越宇宙幽影的探索之旅，解开那笼罩在星辰大海之上的终极谜团。