本项目将粒子物理与宇宙学结合起来研究早期宇宙的演化。具体内容包括宇宙中的暗物质和暗能量。研究暗物质的粒子物理模型,产生机制和探测方法;研究暗能量的物理本质,宇宙学中的应用。本项目的特点是学科的交叉,微观和宇观,粒子物理和宇宙学的紧密联系。
认识暗物质和暗能量的物理本质是至关重要的。表征暗能量的一个物理量是状态方程w。研究暗能量的一个重要手段是利用天文观测数据确定暗能量状态方程。我们开展了用马尔可夫链(MCMC)整体拟和确定宇宙学参数的研究。我们方法的创新点是自洽地包括了暗能量(特别是当w越过-1时)的扰动。我们的结果显示宇宙学常数拟和数据很好,但动力学模型没有被排除,而数据略微倾向于w越过-1的模型。我们提出了一种新的暗能量理论,叫做Quintom(精灵)。这类模型可以给出在宇宙演化过程中,状态方程越过-1,与实验符合。暗能量的性质决定着宇宙的命运。Quintom是一类动力学暗能量模型,但完全不同于Quintessence,K-essence,Phantom等,振荡的Quintom模型预言一种振荡的未来,并可统一描述早期的暴涨和目前的加速膨胀。 CPT对称性虽在粒子物理标准模型和爱因斯坦引力中得到证明,并在实验室中实验一直证实,但在宇宙演化过程中可以被破坏。利用WMAP3和BOOMERANG数据,我们发现了CPT破坏迹象。这一结果一旦得到进一步的支持,将是一个重大发现。