宇宙是十二面体吗?

近来法国与美国的宇宙学家提出空间可能是有限的，形状像一个十二面体，他们宣称，对于测量到的宇宙微波背景辐射可以采用形如十二面体的宇宙来解释，而不能用普通形状的宇宙解释(Luminet J P et al．Nature，2003，425：593)。     

第一讲 微波背景辐射的各向异性、偏振及宇宙电离的历史

文章对微波背景辐射的各向异性、偏振及宇宙电离的历史给出了评述性介绍.从大爆炸理论的预言,到观测的发现,到其各向异性及偏振的探测,微波背景辐射（CMB）向人们揭示了丰富的宇宙学信息.文章在对基本理论作了简单介绍后,着重讲述了最新的CMB的观测结果及其物理意义.特别对微波背景各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP）的偏振观测及其对宇宙重新电离的限制给出了较详细的叙述.     

质疑暴涨宇宙模型

 WMAR的观测结果强有力地支持了暴涨宇宙模型(见本刊2004年第1期张新民同志的文章《反物质和暗能量》)。但今年2月,几个观测小组却对此提出质疑。两个小组用地基射电望远镜测量不同天区的温度时发现:小天区温度的起伏比较大天区温度的起伏为小而对于大得多的天区温度的起伏反而变小了。这不符合暴涨学说的预见:温度的起伏与我们所注视天区的大小无关。在智利阿塔卡马研究宇宙背景成像仪(CosmicBackgroundImager简称CBI)数据的加拿大多伦多大学的邦德(DickBond)认为上述两个反常现象的结论未考虑到统计的重要性,两者出现的几率均只约为1/20.     

普朗克卫星与宇宙微波背景辐射

目前对于宇宙起源的认识主要来自于热大爆炸宇宙理论。根据这一理论,在宇宙的极早期,物质以高温高密的等离子体形式存在,并且处于热平衡状态。由于大量自由电子会与光子频繁发生散射,使得光子的平均自由程很短,宇宙处于不透明的状态。     

中微子对宇宙大尺度结构的非线性效应

中微子的特性是现代物理学的重大问题之一。在粒子物理标准模型中有三类中微子,中微子振荡实验测量出不同中微子的质量平方差,表明中微子的质量总和不为零,并给出了中微子质量和的下限：0.05 eV。中微子质量对宇宙演化有着复杂的影响。在宇宙早期,中微子为相对论性粒子,作为辐射能量密度,从而改变了物质辐射的能量密度比。基于此效应,宇宙微波背景辐射（CMB）的观测给出了中微子质量总和的上限：0.2 eV。中微子在宇宙膨胀过程中逐渐变为非相对论性粒子,由辐射能量密度转为物质能量密度。由于在宇宙晚期（现在时刻）,中微子的速度弥散（热运动速度）仍明显高于冷暗物质和重子物质,其这种特有的热运动速度使其显著地不易受引力影响而坍缩成团,从而压低小尺度的总物质功率谱。基于此效应,当今和未来的星系巡天计划（如Euclid、LSST、DESI、PFS等）都计划给出更好的中微子质量总和的上限。论文“Differential neutrino condensation onto cosmicstructure”利用计算机数值模拟方法发现了中微子对宇宙大尺度结构的新效应,使得我们有望在未来的星系巡天中利用中微子和暗物质的密度差来限制中微子的质量。     

微波背景辐射谱和宇宙的结构

 2000年公布了宇宙学领域中的一项重大观测结果,这就是Ｂｏｏｍｅｒａｎｇ和Ｍａｘｉｍａ两实验组利用毫米段微波望远镜较准确地测得了宇宙微波背景辐射(ＣＭＢＲ)功率谱,特别是其第一峰。微波望远镜是一个由液氦三超低温冷却并由氮化硅微网吸收器组合的阵列辐射仪,被吊挂在巨型探测气球之下。以Ｂｏｏｍｅｒａｎｇ组为例,气球于1998年底在38千米高空沿南纬80度线绕南极一圈巡航了10天,多遍扫描了占全天空3%的南极天区,经漫长的数据处理后,直到2000年4月才公布了部分数据的处理结论。2001年,两实验组又有更精确的观测数据问世。1964年被首次观测到的ＣＭＢ