宇宙中超过 80% 的物质是由科学家从未见过的物质组成的。它被称为暗物质,我们只是假设它存在,因为没有它,恒星、行星和星系的行为根本就没有意义。这是我们所知道的,或者更确切地说,是我们认为我们知道的。 什么是暗物质,为什么它是不可见的? 暗物质是完全看不见的。它不发射光或能量,因此不能被传统的传感器和检测器检测到。科学家们认为,其难以捉摸的本质的关键必须在于它的成分。 可见物质,也称为重子物质,由重子组成——重子是质子、中子和电子等亚原子粒子的总称。科学家们只是推测暗物质是由什么构成的。它可以由重子组成,但也可以是非重子,这意味着由不同类型的粒子组成。 大多数科学家认为暗物质是由重子物质组成的。主要候选者 WIMPS(弱相互作用的大质量粒子)被认为具有质子质量的十到一百倍,但它们与“正常”物质的弱相互作用使它们难以被发现。中微子是比中微子更重、更慢的巨大假设粒子,是最重要的候选者,尽管它们尚未被发现。 无菌中微子是另一个候选者。中微子是不构成常规物质的粒子。一条来自太阳的中微子河流,但由于它们很少与正常物质相互作用,它们穿过地球及其居民。 已知有三种中微子;第四种,无菌中微子,被提议作为暗物质候选者。无菌中微子只能通过重力与常规物质相互作用。 密歇根州立大学物理学和天文学副教授、南极洲冰立方中微子天文台的合作者泰斯·德扬告诉太空:“一个悬而未决的问题是,进入每个中微子种类的分数是否存在模式。” .com。 较小的中性轴子和不带电的光子——都是理论粒子——也是暗物质的潜在占位符。 还有反物质这种东西,和暗物质不一样。反物质由与可见物质粒子基本相同但电荷相反的粒子组成。这些粒子称为反质子和正电子(或反电子)。当反粒子遇到粒子时,会发生爆炸,导致两种物质相互抵消。因为我们生活在一个由物质构成的宇宙中,很明显周围没有那么多反物质,否则就什么都没有了。与暗物质不同,物理学家实际上可以在他们的实验室中制造反物质。 但如果我们看不到暗物质,我们怎么知道它的存在呢?答案是重力,由物质构成的物体所施加的力与其质量成正比。自 1920 年代以来,天文学家就假设宇宙必须包含比我们所能看到的更多的物质,因为似乎在宇宙中发挥作用的引力似乎比仅可见物质所能解释的要强。 天文学家在 1970 年代检查螺旋星系时预计会看到中心的物质比外缘移动得更快。相反,他们发现两个位置的恒星以相同的速度行进,这表明星系包含的质量比可见的要多。 对椭圆星系内气体的研究也表明,需要比可见物体更多的质量。如果星系团所包含的唯一质量是常规天文测量可见的质量,它们就会飞散。 不同的星系似乎包含不同数量的暗物质。2016 年前,范多库姆领导的一个团队发现了一个名为蜻蜓 44的星系,它似乎几乎完全由暗物质组成。另一方面,自 2018 年以来,天文学家发现了几个似乎完全没有暗物质的星系。 引力不仅影响星系中恒星的轨道,还影响光的轨迹。著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在 20 世纪初表明,宇宙中的大质量物体由于其引力而弯曲和扭曲光。这种现象称为引力透镜。通过研究光是如何被星系团扭曲的,天文学家已经能够绘制出宇宙中暗物质的地图。 今天,绝大多数天文学界都承认暗物质的存在。 尽管所有证据都指向暗物质的存在,但也有可能根本不存在这样的东西,并且描述太阳系内物体运动的万有引力定律需要修改。 暗物质似乎以网络状分布在整个宇宙中,在纤维相交的节点处形成了星系团。通过验证引力在我们太阳系内外的作用相同,研究人员为暗物质和暗能量的存在提供了额外的证据。 暗物质从何而来? 暗物质似乎以网状分布在整个宇宙中,在纤维相交的节点处形成了星系团。通过验证太阳系内外的引力作用相同,研究人员为暗物质的存在提供了额外的证据。(事情甚至更复杂,因为除了暗物质之外,似乎还有暗能量,这是一种无形的力量,负责对抗重力的宇宙膨胀。) 但是暗物质从何而来?显而易见的答案是我们不知道。但还是有一些理论。2021 年 12 月发表在《天体物理学杂志》上的一项研究认为,暗物质可能集中在黑洞中,黑洞是通往虚无的强大大门,由于它们的极端引力,它们会吞噬附近的一切。因此,暗物质将与我们今天所看到的宇宙的所有其他构成元素一起 在大爆炸中产生。 白矮星和中子星等恒星残骸也被认为含有大量暗物质,所谓的自有矮星也是如此,这些失败的恒星没有积累足够的物质来启动核聚变. 科学家如何研究暗物质? 既然我们看不到暗物质,那我们真的可以研究它吗?有两种方法可以更多地了解这个神秘的东西。天文学家通过观察宇宙中物质的聚集和物体的运动来研究宇宙中暗物质的分布。另一方面,粒子物理学家正在寻求探测构成暗物质的基本粒子。 安装在国际空间站上的一项名为阿尔法磁谱仪(AMS) 实验可以检测宇宙射线中的反物质。自 2011 一直以来,它已被超过 1000 亿条宇宙射线击中,为了解穿越宇宙的粒子组成提供了迷人的见解。 “我们测量了过量的正电子(电子的反物质对应物),这种过量可能来自暗物质,”AMS 首席科学家、麻省理工学院诺贝尔奖获得者 Samuel Ting 告诉 。“但目前,我们仍然需要更多数据来确保它来自暗物质,而不是来自一些奇怪的天体物理学来源。这将需要我们再运行几年。” 回到地球上,在意大利的一座山下,LNGS 的 XENON1T正在寻找 WIMP 与氙原子碰撞后的相互作用迹象。 位于南达科他州金矿的大型地下氙暗物质实验(LUX) 也一直在寻找 WIMP 有相互作用的迹象。但到目前为止,该仪器还没有揭示出什么神秘的物质。 IceCube中微子天文台是一个埋在南极冰冻表面下的实验,正在寻找假设的无菌中微子。无菌中微子仅通过重力与常规物质相互作用,使其成为暗物质的有力候选者。 旨在探测难以捉摸的暗物质粒子的实验也在瑞士欧洲核研究组织(CERN) 的强大粒子对撞机中进行。 几个绕地球运行的望远镜正在寻找暗物质的影响。欧洲航天局的普朗克航天器于 2013 年退役,在拉格朗日点2(绕太阳轨道上的一个点,航天器相对于地球保持稳定位置)工作了四年,绘制了宇宙微波背景的分布图,宇宙大爆炸的遗物。这种微波背景分布的不规则性揭示了暗物质分布的线索。 2014 年,美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜在伽马射线光下绘制了我们银河系中心的地图,揭示了从其核心延伸出的过量伽马射线辐射。 “我们发现的信号无法用目前提出的替代方案来解释,并且与非常简单的暗物质模型的预测非常一致,”主要作者、伊利诺伊州费米实验室的天体物理学家 Dan Hooper 告诉 。 研究人员说,过量可以通过质量在 31 到 400 亿电子伏特之间的暗物质粒子的湮灭来解释。结果本身不足以被认为是暗物质的确凿证据。需要来自其他观测项目或直接探测实验的额外数据来验证解释。 经过 30 年的发展,于 2021 年 12 月 25 日发射的詹姆斯韦伯太空望远镜预计也将有助于寻找难以捉摸的物质。世纪望远镜的红外眼睛可以看到时间的开始,无法直接看到暗物质,但通过观察宇宙最初阶段以来的星系演化,有望提供见解这在以前是不可能的。
暗物质最早是由天文学家卡普坦在1922年提出的,当时他通过星系的运动推断出了星体间有一种人类目前还看不见的物质存在,这就是暗物质最早的由来,遗憾的是人类目前为止仍然没有找到暗物质的确切存在。 1933年天体物理学家兹威基通过光谱红移发现了星系外围恒星的运动速度竟然比星系中心恒星的运动速度还要快,按理来来说星系外围的恒星是不可能以如此高度速度运行的,因为外围恒星受到星系核心的引力本来就小,高速运动的话就会被甩出去。但观测到的事实就是如此,这就说明星系内核星系外一定有一个看不见的引力源,正是这个引力源让外围恒星告诉运动的同时不会被甩出去,这种看不见的引力源现象就是暗物质的存在的证明,科学家估计暗物质的质量至少是星系的上百倍,暗物质就像黏胶一样牢牢的把星系和星系团聚拢在一起。 科学界基于观测到的事实承认了暗物质的存在,但却迟迟没有找到暗物质的真身,世界各国都花了大力气去寻找暗物质的存在,我国的“悟空”号暗物质探测卫星自2015年升空以来就一直在寻找暗物质粒子,但目前仍然一无所获。科学家们通过对宇宙大尺度天体的判断,已经能够分析出暗物质的分布范围,相信在不远的将来一定可以发现暗物质的真身。随后,天文学家将普朗克卫星获得的热数据叠加在一起,以加强在星系间由SZ效应产生的信号。SDSS斯隆数字巡天星系巡天给宇宙的大尺度结构一个大致的形状,也绘制出了暗物质的可能分布。普朗克观测计划则在一个更好的精度下给出了全天的气体压力图。我们把这些数据集成起来,就可以用于探测宇宙网中的低密度气体以及暗物质,至少理论上是可行。此外,到目前为止,科学家叠加了260000对星系数据时,总叠加的星系超过一百万对。最终,这天文学家提出了暗物质丝状存在的强有力证据,尽管他们的测量数据有一点不同。这些丝状气体的密度是周围太空密度的3倍,也有的团队发现数值相当于6倍平均密度。这说明探测到宇宙网中的低密度气体数据可能与暗物质有关,而且另一个团队几乎使用了相同的方法得到非常相似的结果。或许暗物质的发现已经不远,它能回答一些关于宇宙诞生的奥秘。暗物质必须存在,而且我国的悟空卫星,也疑似观察到了暗物质粒子湮灭的迹象。 暗物质最初只是一个抽象的概念,代表人类暂时无法探测到的某种神秘物理量,但却表现出了引力效应。虽然,提出这个概念时,还没有人知道它到底是啥,虽然起名叫物质,但它肯定和我们常规的物质完全不同,只不过找不到更好的名词,暂时用这名而已。图示:暗物质分布图。 可观测宇宙中,只有4%是普通物质,剩下的96%都是暗物质和暗能量,所以它当然是存在的。1977年,宇宙物理学家们,正式将暗物质概念化,他们用暗物质来解释为什么星系旋转,以及星系中的恒星为什么会粘在一起,而不是向各个方向飞散。的确有飞进飞出星系的高速恒星,但它们的数量很少。图示:暗物质将用于解释为什么星系旋转以及为什么它们粘在一起图示:暗物质探测粒子卫星(悟空) 2017年,中国科学院公布,暗物质粒子探测卫星悟空,在太空中观察到一处异常的宇宙射线高能波动,这样的波动,此前从未被人类观察到过,它很可能与暗物质相关。因为,一些理论与此,暗物质会也可以分解为宇宙射线,尤其是电子和正电子对。 2018年12月最新新闻,一位科学家可能已经破解暗物质的秘密。 牛津大学James Farnes(法恩斯)博士提出最新猜想,暗能量和暗物质可以被统一在一起,虽然暗物质提供引力让星系稳定存在,同时暗能量提供斥力,让宇宙膨胀,让星系彼此间远离。但是,它们是一体的两面,他的论文发表在《天文学和天体物理学》期刊上,在论文中他说“我们现在认为 暗物质和暗能量都可以统一成一种具有'负质量'的流体 。” 法恩斯博士的猜想提供了暗物质晕行为的第一个正确预测。大多数星系旋转如此迅速,它们应该撕裂自己,而它们还能维持稳定,需要暗物质维持其稳定性。 而当使用新假说进行计算机模拟时,得到的结果竟然和现代射电望远镜观测推断出的结果一样 。 这也许说明,该假说是正确的。寻找暗物质已经成为许多物理学家毕生的追求,照理说在我们身边就有暗物质,但现在还没有任何确定性的证据说明暗物质存在。而好玩的是,一项新研究倒是发现了一个遥远的星系中不存在暗物质。 暗物质(dark matter)这个名称,就是因为科学家觉得这种东西躲在暗处怎么也找不到而提出来的。根据对宇宙的观测,许多天体及它们组成的星系都在高速运动,需要有强大的引力,才能避免这些星系分崩离析。但是已观测到的天体的质量无法提供这么大的引力,科学家就提出还有一种我们用现有手段怎么也探测不到的物质存在。我们不知其名,强名曰“暗物质”。 按目前的观测数据计算,宇宙中的暗物质数量应该比我们日常接触的常规物质要多得多,可能占到宇宙总量中的85%。比如我们所在的银河系,暗物质的量可能是常规物质的30倍,而在有的矮星系,暗物质可能是常规物质的400倍。 这么多的暗物质,照说应该在身边随手就能捞到一把。但目前的各种观测手段就是找不到它,许多科学家都在为此想办法,比如著名的华人诺贝尔奖得主丁肇中,就把他领导研制的暗物质探测器送上了国际空间站。中国在2015年发射了一颗暗物质探测卫星“悟空”,前一阵有消息说“悟空”发现了一些疑似信号,但离确凿证据还差得远。真要能探测到暗物质,至少是一个诺贝尔奖,一个还不一定兜得住。好玩的是,在大家拼命寻找暗物质的过程中,美国耶鲁大学的一个团队却报告说,发现在一个遥远的星系中不存在暗物质。他们在新一期英国《自然》杂志上发表的论文说,有一个代号为NGC1052–DF2的星系,分析了该星系内部10个亮星团的运动,结果发现由此推论出的该星系的总质量基本上与可见恒星的质量一样。也就是说,这里不需要暗物质,就能解释天体的运动。 这对于暗物质 探索 领域是一个大震荡。过去的理论都认为,暗物质是到处都有的,只是我们还 探索 不到它。而这个新发现则说明,在宇宙中有的地方是不需要暗物质这种假设的。所以相关的宇宙理论有可能需要修正,暗物质还真是一个捉摸不透的存在。 暗物质真存在吗?施郁(复旦大学物理学系教授)暗物质是指宇宙中这样的物质,它们通过引力效应显示出存在,但是在其它方面则没有迹象。 它们在宇宙大尺度机构的形成中扮演了重要角色。暗物质的存在具有非常有力的证据。 证据首先来自漩涡星系的旋转曲线。 旋涡星系中有一个平盘,其中的恒星作闭合轨道运动。 将这些恒星的速度作为它们到星系中心距离而作的曲线就是旋转曲线。这个曲线的行为表明,星系中的质量比发光物质的质量大。这就表明存在暗物质。在其他星系和星系团中,也有暗物质存在的证据。至于暗能量,是驱动宇宙加速膨胀的力量。因为物质产生的万有引力都是吸引作用,所以宇宙的膨胀照理要逐步减速。但是,近年来天文观测发现,宇宙的膨胀是在加速!这就需要一种排斥作用,使得宇宙加速膨胀,这就叫暗能量。关于暗物质和暗能量都由很多理论提出来。 比如暗物质方面,根据它们的运动速度是否远小于光速,可以将它们分为冷暗物质和热暗物质。后者的一个例子就是中微子。但是,中微子质量太小,不可能是唯一的暗物质。在冷暗物质模型中,暗物质粒子叫有质量的弱相互作用粒子(WIMP)。这个模型很好揭示了宇宙大尺度结构的形成。也有其它的暗物质模型,比如温暗物质、强相互作用暗物质、排斥作用暗物质、模糊暗物质、衰变暗物质、大质量黑洞。从粒子物理提供的候选者来说,还有轴子、超对称粒子等等理论预测的但实验上还未被发现的粒子。 暗能量方面,也有很多理论。有人认为是真空的一种性质,叫做宇宙学常数,也有人认为引力的基本理论(广义相对论)需要修改,也有各种关于暗能量的动力学模型,比如有一种叫做quentessence(精髓)。这些都是在研究中的问题,还没有定论。不排除将来有人用更有说服力的科学理论取代它们,但是要能够更好地揭示观测现象。要回答题主的问题,就要先来了解下什么是暗物质。 暗物质,顾名思义,与明物质不一样,所谓明,就是看得见,那暗物质简单点来讲,就是看不见,躲在暗处的物质。听起来简单粗鄙?实际上科学界也面临着如何定义暗物质这一难题,尤其是我们对暗物质知之甚少,所以暗物质至今并没有明确的定义。 目前科学界通行的做法是用一些特性来指明暗物质的特征,如看不见摸不着,不发光不发热,也不参与电磁作用等,但它又确确实实是存在的。 一头雾水有没有?既然暗物质看不见摸不着,那人类又怎么说它是存在的呢?原来,20世纪的时候,科学家们发现,宇宙正在不断膨胀,而且其中有一个叫宇宙微波背景辐射的东西,并由此推算出了宇宙的年龄、能量密度和膨胀速度等,可是在这个过程中,科学家发现,如果仅有现在人类观测到的粒子,宇宙是无法进化成现在的样子的,因此就推断,宇宙中还存在一种人类没发现或者说看不见摸不着的粒子,并给这类粒子取了个名字,就叫暗物质。 不仅如此,科学家们还发现,人类目前观测到的物质仅仅占宇宙物质的5%,剩下的95%则是我们不了解的暗物质和暗能量,它们才是宇宙的主宰者。 也正是因此, 探索 暗物质成为几代科学家魂牵梦绕的事,暗物质也被称为了物理学天空上的一朵乌云。理解了暗物质是什么东西,再来看题主的问题,这个人类看不见摸不着的暗物质真的存在吗? 实际上,就在今天,朋友圈就被相关的消息正刷屏着。根据媒体报道,北京时间11月30日凌晨,我国首颗暗物质粒子探测卫星悟空发布了最新成果,根据过去530天的探测,悟空采集了大约28亿颗高能宇宙摄像,其中包含有150万颗25GeV以上的电子宇宙射线,尤其令科学家们兴奋地是,悟空还在处发现了异常的能谱精细结构。而这被认为是新粒子,甚至是暗物质粒子存在的证据。 当然,值得注意的是,截至目前,上述所说的悟空的新发现,都还只是“蛛丝马迹”,并不意味着就一定发现了暗物质。 事实上,目前世界上有多个国家的多个科学团队都在找寻暗物质的痕迹,即使是中国,除了2015年发射的悟空卫星外,也还有入地寻找的上海交通大学的PandaX实验组,他们希望通过寻找暗物质栗子与核子碰撞产生的信号来证明暗物质的存在。国际上,则有美国的费米大天区望远镜、电子对望远镜等,此外还有通过举行对撞机对撞的探测方法等,但是,如此大规模、长时段的投入,并没有获得实质性的进展,30年的暗物质 探索 之旅如今看来依然缺乏实质性的成果。暗物质当然存在了! 说起暗物质,还要从宇宙大爆炸理论说起。科学家现在已经比较认可宇宙大爆炸理论。但是在当时该理论刚刚提出的时候,其面临的最严重一个问题就是,大爆炸之后的宇宙,单单靠万有引力和电磁力等等根本无法将很多物质聚合成一个个的天体。所以科学家就提出应该存在一种物质,它们只负责提供引力来使得很多物质可以能够在万有引力和电磁力的作用下形成天体。 但是,为什么人类直到现在仍然无法观察到暗物质呢?这主要是由于暗物质与中微子非常像。中微子个头小(只有电子大小的百万分之一不到)、不带电、可自由穿过地球,同时还几乎不与其它物质相互作用。同时,与中微子相比,暗物质还喜欢安静,因此它不会像中微子一样高调的以光速穿行。因此,人类就非常难以观察到它的行踪!暗物质和暗能量是不一样的东西哦,虽然听起来差不多,可是它们在宇宙中所占的比重、自身的性质、可观测效应都是非常不一样的。不过根据相对论,质量跟能量实际上同一种东西的不同形式,因此暗物质和暗能量属于同一个类别。但是,要回答你的问题还是需要分为暗物质和暗能量两个方面来回答。对于暗物质,这是一种占宇宙所有物质、能量大约25%的东西。之所以称呼它为“暗物质”,原因是现在大家还不能知道它到底是什么,因为它几乎不与其他物质发生相互作用。而我们知道,如果一个物体不参与电磁相互作用,那么我们就看不到它。如果一个粒子不与其他粒子发生相互作用,那么我们就没法探测到它。暗物质就是这样一种神奇的存在。既然探测不到,那凭什么认为它存在呢?原来啊,暗物质也不是什么相互作用都不参与,它参与引力相互作用。简单来说,我们观测星系绕其中心的转动曲线,可以反推出星系的质量分布。但是实验得到的结果证明星系的质量比用射电望远镜、光学望远镜和其他探测手段估算得到的质量要大得多。要解释这部分多余的质量,迫使人们引入“暗物质”作为替罪羔羊。当然你可以猜测是我们的引力理论出了问题,也确实有不少数不相信暗物质存在的物理学家在通过修改引力理论来解释星系旋转曲线。不过如果接受暗物质存在,那么对于暗物质的组成,也有许多不同的观点,比较流行的是认为暗物质由超对称粒子中最轻的粒子组成,或者由黑洞组成。至于占宇宙总质量70%左右的暗能量,则不同于暗物质,它是基于观测发现宇宙在加速膨胀而提出的。因为如果宇宙中以一般物质为主的话,宇宙在引力的作用下应该是收缩的。但是观测发现宇宙在加速膨胀,因此就提出了能够给宇宙提供“负压强”的暗能量宇宙学模型。因此,对于你的问题,暗物质和暗能量是否存在,目前还没有一个十分肯定的答案。只能说主流的观点认为,都存在。 正所谓“引力不够,暗物质来凑”。 暗物质是天文物理学家根据宇宙大爆炸理论发现,如果宇宙在大爆炸之后要聚合成现在这个模样,那光靠现有物质提供的引力是远远不够的。所以物理学家认为宇宙中应该存在大量的某种物质,它们只负责提供引力,不负责其它任何事情,也不和其它物质发生关系。 暗物质并不“暗“,并不会吸收光线,而是“透明”的。如果暗物质穿过我们的地球,对地球也没有影响。暗物质一开始是因为理论和观测不符而提出来的,后来科学家发现了很多暗物质存在的间接证据,但我们到目前并没有明确发现暗物质。 暗物质刚提出来时,其实在科学界也是有很大争议的。如果理论和观测不符,就可以想出某种东西,来“强行”使之符合,似乎也有点违背科学精神。 这样的话,直接想像出一个“鬼魂”也行啊! 当然,随着各种证据越来越多,现在争议也少了很多。但离真正“发现”暗物质,我们还需要时间。想知道暗物质存不存在,首先就来简单了解一下什么是暗物质。简而言之,暗物质就是一种比电子和光子还要小的物质,不带任何的电荷,也不会与电子发生干扰,正因为此,我们也很难观测到暗物质。 但是暗物质却是宇宙中重要的组成部分,虽然暗物质的密度很小很小,但是密布整个宇宙,所以暗物质的总质量是很大的,根据现代的宇宙天文观测和宇宙大膨胀理论表明:宇宙中我们能够看到的物质只占了不到5%的质量,而看不见的暗物质,占据了超过了95%的质量。 1937年,天文学家扎维奇发现,大型星系团中的星系具有极高的运动速度,然而星系的运行速度却远远超出了万有引力公式计算得出的结果,这表明了除了人类已知的星系团核心物质对该星系的引力之外,还应该存在其它的引力。在此基础之上,科学家进一步提出,还有一种不能被观测到的物质存在,并且将其命名为暗物质。星系中直接可见的物质产生的引力,远远不足以将各个星系聚拢在一起,如果用标准的物理定律来计算引力的话,学术界就需要引入暗物质这种物质来解释那一部分额外的力。 而拥有当今世界上最灵敏的暗物质探测仪器的科学团队报告称,他们没有能够找到这种粒子,长时间的一无所获对物理学家此前提出的理论带来了巨大的挑战。自从上个世纪80年代以来,科学家已经普遍接受了暗物质的存在,因为这一理论可以很好解释为什么星系在高速运转的过程中还能够保持完整而不是像一盘散沙四散开来。人类花费了几十年的时间建造验证理论的先进实验仪器,但是所有的努力却没有带来什么大的进展,对于那些一开始就认为暗物质根本就不存在的少数科学家而言,暗物质迟迟不能被发现对于他们来说倒是很受鼓舞,但是绝大多数的科学家坚信,暗物质一定存在,只不过找寻的过程可能会异常艰辛。
据外媒报道,暗物质被认为可能是宇宙物质的主要组成部分(占宇宙质量约85%),其是不可见的,不容易被发现。它的属性也仍然相当不明显。现在, 加州大学河滨分校(UCR)的一位理论粒子物理学家及其同事在《高能物理学杂志》上发表了一篇研究论文,表明假设存在一种新型力量的理论如何能够帮助解释暗物质的特性。
物理学和天文学副教授、该论文的资深作者Flip Tanedo说:“我们生活在暗物质的海洋中,但我们对它可能是什么知之甚少。它是自然界中最令人困扰的已知未知数之一。我们知道它的存在,但我们不知道如何寻找它,或者为什么它没有出现在我们预期的地方。”
这项新的研究提出在时空中存在一个额外的维度来寻找暗物质,是Tanedo领导的加州大学河滨分校一个正在进行的研究项目的一部分。根据这一理论,一些暗物质粒子的行为并不像粒子。实际上,不可见的粒子与更多不可见的粒子相互作用,使后者不再像粒子那样表现。
“我过去两年的研究计划的目标是将暗物质'说话'的想法扩展到暗能量,”Tanedo说。"在过去的十年里,物理学家们已经意识到,除了暗物质之外,隐藏的暗能量可能支配着暗物质的相互作用。这些可以完全改写人们应该如何寻找暗物质的规则。"
如果两个暗物质的粒子相互吸引或排斥,那么暗能量就在运作。Tanedo解释说,暗能量在数学上被一种具有额外维度的理论所描述,并作为一种连续的粒子出现,可以解决在小型星系中看到的困惑。
他说:“我们正在UCR进行的研究项目是对暗能量建议的进一步概括。我们观察到的宇宙有三个维度的空间。我们提出,可能有一个只有暗能量知道的第四维度。额外的维度可以解释为什么暗物质在我们试图在实验室中研究它的过程中隐藏得如此之好。”
Tanedo解释说,尽管额外维度听起来像是一个奇特的想法,但它们实际上是描述“共形场论”的一个数学技巧--高等量子力学的普通三维理论。这些类型的理论在数学上很丰富,但不包含传统粒子,因此通常被认为与描述自然无关。这些具有挑战性的三维理论和更易操作的外维理论之间的数学等价关系被称为全息原理。
“由于这些共形场论既困难又不寻常,它们还没有真正被系统地应用于暗物质,”Tanedo补充说。“我们没有使用这种语言,而是用全息外维理论工作。”
外维理论的关键特征是,暗物质粒子之间的力是由无限多的不同质量的粒子描述的,称为连续体。与此相反,普通的力是由具有固定质量的单一类型的粒子描述的。这类连续体-暗部门对Tanedo来说是令人兴奋的,因为它做了一些 "全新和不同的事情"。
据Tanedo说,过去关于暗物质的工作主要集中在模仿可见粒子行为的理论上。他的研究项目正在 探索 更极端的理论类型,大多数粒子物理学家认为这些理论不太有趣,也许是因为现实世界中没有类似的东西存在。在Tanedo的理论中,暗物质粒子之间的力与普通物质感受到的力有惊人的不同。
"对于我在物理学入门课程中讲授的引力或电力,当你把两个粒子之间的距离增加一倍时,你的力会减少四倍。另一方面,一个连续的力,则减少了多达8个系数。"
这种额外维度的暗力有什么影响?由于普通物质可能不会与这种暗力相互作用,Tanedo转向了自交暗物质的想法,这个想法由加州大学洛杉矶分校物理学和天文学副教授于海波首创,他不是论文的共同作者。于海波表明,即使在没有与正常物质发生任何相互作用的情况下,也可以在矮球状星系中间接地观察到这些暗力的影响。Tanedo的团队发现连续力可以重现观察到的恒星运动。
Tanedo说:“我们的模型走得更远,比自相作用的暗物质模型更容易解释暗物质的宇宙起源。”接下来,Tanedo的团队将 探索 "暗光子 "模型的一个连续版本。
Tanedo说:“这是一个更现实的暗能量的画面。暗光子已经被研究得非常详细,但是我们的外维框架有一些惊喜。我们还将研究暗能量的宇宙学和黑洞的物理学。”
Tanedo一直在勤奋地工作,以确定他的团队在寻找暗物质方面的 "盲点"。“我的研究计划针对的是我们对粒子物理学的一个假设:粒子的相互作用是由更多粒子的交换来充分描述的,”他说。“虽然这对普通物质来说是真实的,但没有理由对暗物质进行这样的假设。它们的相互作用可以通过交换粒子的连续体来描述,而不是仅仅交换单一类型的力粒子。”
暗物质是一种不受电磁反应影响的物质,暗物质是一种无法衰变的物质。人类通过哈勃定律验证了宇宙的膨胀,但是宇宙并没有出现衰减。
在其30多年的生涯中,HST已经进行了 140多万次观测 ,科学家依据其观测数据,撰写了 超过18000篇论文 。
它的后期目标定位于遥远的漩涡星系,并帮助绘制了暗物质的区域图。对HST图像的分析,甚至帮助科学家们获得了 2011年的诺贝尔奖 ——发现宇宙的膨胀速度正在加快。
也因此,人们如此评价HST: 当地球上有问题时,哈勃会回答 。
HST的“十大发现”
在HST其后的工作时间里,天文观测取得了巨大成功,天文学领域据此发表了大量观测、分析、研究性论文,且引用率很高。
HST拍摄了大量宇宙空间、星系和恒星的照片;在不同波段对宇宙进行了 长期观测 ;观测到距地球130亿光年的 原始星系 ,发出的光芒来自大爆炸后刚形成的宇宙早期;发现了5颗 太阳系行星 。
此外,它还在黑洞、类星体、恒星诞生与死亡、宇宙年龄、暗物质等方面的观测研究中取得了 突出成果 。
截止到2006年,HST在轨运行了15年,得到了许多激动人心的发现,拍摄了 45亿张 精美的天文照片。人们对它的发现进行了总结,评出了最重大的“十大发现”:
HST的主要任务之一就是帮助天文学家 测定宇宙的准确年龄 。
天文学家用HST观测到仙女 星座 和其它星群中的造父变星,以确定宇宙的膨胀速度和年龄。HST将宇宙的年龄精确到 130亿至140亿年之间 。目前,最新的研究结果将宇宙年龄精确到了 137亿岁 。
HST在对 暗能量 的研究工作中扮演了 重要角色 。
暗能量是一种神秘形态的力,起到宇宙气体“踏板”的作用,加快了宇宙膨胀的速度。
HST关于超新星的资料,帮助研究者揭示这种神秘力量在宇宙中 持续存在 。
HST完成了对太阳系外一颗行星大气层化学构成的 直接测量 。
在一颗木星大小的行星大气中,它发现了钠、氢、碳和氧元素。
这一观测结果证明,HST和其它望远镜可以从一些天体的大气中进行化学构成的 采样工作 。
HST给天文学家提供了遥远的星系照片,反映了宇宙 诞生之初 的景象,为科学家进一步了解宇宙的 起源和演变 提供了宝贵的资料。
HST拍摄了M87椭圆星系的图像,观测资料证实大多数星系的中心都具有一个 巨大的黑洞 。
1999年1月23日HST捕捉到了 伽马射线暴 的景象,这是当时纪录过的 最大规模 的一次伽马射线暴。
拍摄的图像显示,这些放射线的短暂闪光来自于遥远的星系,这些星系以非常快的速度形成众多恒星。
图像还确定了这些爆炸来源于一些 巨大星体的瓦解 。
天文学家使用HST追踪到一些类星体的“家”( 宿主星系 ),并且证明它们位于这些星系的 中心区域 。
HST拍摄到了猎户星云中的 原行星盘 ,资料证明,烤盘形状的尘埃盘围绕着年轻恒星的现象很平常。
HST拍摄到了1994年7月名为苏梅克·列维9号的 彗星断裂 成21个碎块 撞击木星 的情景,撞击所产生的蘑菇形火球冲击到了木星上空。
HST拍摄到的一组在跳跃的颜色中烁烁发光的 行星状星云 ,向人们描绘了垂死恒星的最后色彩。
行星状星云是一些即将消亡的恒星所抛射出的气体外壳,HST拍到的图像显示,行星状星云就像雪花一样,没有任何两个是完全一样的。
HST在第二次维修前的巨大成就
到1997年4月,HST已工作了7年,这期间它取得了丰硕的科学成果。
来自全世界20多个国家的2000多名科学家,利用HST进行了11万多次科学观测,并在分析的基础上撰写了1346篇论文。
这期间HST取得的主要成就包括:增进了人类对 宇宙年龄和大小 的了解;证明某些星系中央存在 超高质量的黑洞 ;观察了数千个星系和星系团,探测到了宇宙诞生早期的“ 原始星系 ”,使科学家有可能跟踪研究宇宙发展的 历史 ;对神秘的 类星体 和其存在的环境进行了深入观测;更深入揭示了恒星的不同 形成过程 ;对宇宙诞生早期恒星形成过程中 重元素的组成 进行了研究;揭示了已死亡的恒星周围 气体壳 的复杂组成;对猎户座星云中年轻恒星周围的尘埃环进行了观测,揭示出银河系中存在其他 行星系统 ;对 苏梅克彗星与木星相撞 进行了详细观测;对火星等 行星 进行了观测;发现木星的两颗卫星——木卫二和木卫三的大气层中 存在氧 。
HST第二次维修安装的 近红外相机 及 多目标分光计和图像摄谱仪 ,使望远镜能够跟踪 宇宙大爆炸后10亿年左右 形成的古老星系,并能详细观测黑洞、膨胀的星系、爆炸后的恒星以及众多天体。
第二次维修工作使HST的 寿命得到提高 ,观测能力 进一步增强 ,观测光波段延伸到 近红外 范围。
创造早期宇宙成像的黄金时代
HST在多次维修过程中,更换了所有的原装观测仪器。
其中有两件新仪器非常重要,分别是第三次维修时安装的 高级巡天相机(ACS) 和第五次维修时安装的 宽视场相机3号(WFC3) 。
ACS在可见光到红外光中能 穿越宇宙级的距离 ,非常适合测量 红移星系 和 中等到大型星系团 。
WFC3用于观测研究 各演化阶段 的星系,从极遥远的年轻星系到较近的恒星系统,也包括太阳系内的行星系统和系外行星。
它的主要特点是 跨越电磁频谱 的能力,从紫外线到可见光,并进入近红外(NIR)波段,其在近红外源获得的全新高清晰图像,使之成为后继者韦伯望远镜的重要先驱。
WFC3的广谱“全色”覆盖范围与ACS是极好的补充,两者协同工作,被认为创造了一个新的 早期宇宙成像的黄金时代 ,为天文学家提供了当时 最佳观测功能 ,在宽波长范围内提供了极好的 宽视场成像质量 。
探索 早期宇宙和星系
HST在早期宇宙和星系观测方面的重要成果,可追溯到 宇宙大爆炸数亿年后 的情形,对认识早期宇宙、早期星系具有重要意义。
这些成果大都采用HST的 超深场模式 (Ultra Deep Field)拍摄,采用的仪器前期主要是ACS,2009年后则以高ACS与WFC3的组合为主。
这种观测模式一般在 极小的天区范围 进行,约为满月直径的十分之一,视场范围内包含约5500个星系,最暗星系的亮度是人眼所能看到的亮度的 百亿分之一 ,即使用先进的观测仪器也非常难以“看到”,因此经常采用“ 引力透镜 ”原理将观测源发出的光线进行聚焦、放大。另外,拍摄这样一张极远的宇宙图像,往往需要 多次、长时间曝光 。
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2003年9月24日至2004年1月16日间,HST对南天区鲸鱼座和波江座附近的天炉座一小片天区,进行了 800次曝光 ,总曝光时间达 天 ,最终拍摄了一张照片。
照片中最小、最红的小点显示的遥远星系,约有100个,可能是当时 已知最遥远的星系 ,存在于 宇宙大爆炸后8亿年 的时候。
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2009年,HST在近红外光下拍摄了 更远、更深 的宇宙图像。
当年8月,HUDF09团队利用新安装的WFC3红外通道,对前述同一天区进行观测,拍摄过程共4天,总曝光时间 173000秒 。
照片显示的星系红移量Z达到8 ,推算出这是 宇宙大爆炸后6亿年 的情景。
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2012年11月16日,HST在大熊 星座 附近的一个小天区进行了极深场拍摄,并且利用了周围巨大的星系团产生的引力透镜放大效应,获得了一个名为 MACS0647-JD 的星系照片。
MACS0647-JD只在红色波长下发光,是一个 非常年轻 的星系,估计形成于 宇宙大爆炸后亿年 ,其直径约600光年,比银河系(直径150000光年)小约250倍。
早期的星系一般都 极不稳定 ,在此后的数十亿年间将发生无数次碰撞,然后逐渐形成我们能看到的巨大宇宙结构。
在接下来的130亿年中,MACS0647-JD可能会与其他星系和星系碎片发生数十、数百甚至数千次 合并事件 ,这一观测成果将有助于科学家了解宇宙在第一批恒星和星系出现时如何形成。
没有最远,只有更远!
HST和宇航局另一个重要的红外天文卫星(运行于地球跟随日心轨道) 斯皮策太空望远镜 (SpitzerSpace Telescope,缩写为 SST )单独或共同作出的发现,不断改写着观测最远星系的 历史 。
正应了那句话“ 没有最远,只有更远! ”
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2015年5月和9月,发现了两个最远星系候选者,前者被命名为 EGS-zs8-1星系 ,距离地球约131亿光年;后者被命名为 EGS8p7星系 ,距离地球约132亿光年。
按照目前对宇宙年龄的估计,它们分别诞生于大爆炸 6亿年 和 5亿年 后。
EGS-zs8-1星系的红移是此前测量中 最高 的,最初由HST和SST识别,后来使用夏威夷凯克天文台10米望远镜进行了详细观测。
根据这些观测和分析结果,研究人员认为EGS-zs8-1中的恒星“年龄在1亿到3亿年之间”,是 非常年轻的恒星 ,也是 宇宙诞生后的第一批恒星 。因而,EGS-zs8-1在当时被认为是迄今为止被观测到的 最古老星系之一 。
观测结果还表明,EGS-zs8-1形成恒星的速度是银河系的80倍, 非常活跃 。
此外,根据SST在该星系和其他早期星系中观察到的独特颜色,科学家认为可能是这些星系中的原始气体相互作用导致 大质量年轻恒星快速形成 所造成。
对该星系的进一步研究,有可能揭示在早期星系和年轻恒星里形成 重元素的类型和数量 。
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2018年,在观测SPT-CLJ0615-5746星系团时,HST非常幸运地发现了 SPT0615-JD星系 。
这是一个很小的、处于 胚胎期 的星系,距离大爆炸仅 5亿年 ,HST是借助引力透镜原理,拍摄到了这个星系的照片。
天文学家估计,这个小星系的质量不超过30亿太阳质量(大约是银河系质量的1/100),直径不到2500光年,只有小麦哲伦星云的一半。该星系被认为是大爆炸后不久即出现的 年轻星系的原型 。
虽然在早期时代,已经看到了一些其他的原始星系,但由于它们的小尺寸和巨大距离,看起来都像是小小的红点。
然而,在一个巨大的前景星系团的引力场作用下,不仅放大了背景星系发出的光,而且还将目标星系也放大成了小弧形(约2弧秒长)。
结合HST和SST的数据,该新生星系的红移值高达10,其时间可回溯到 133亿年前 ,即宇宙诞生后4~5亿年。
科学家指出,这个星系已经处于 HST探测能力的极限 ,后续工作将由韦伯太空望远镜继续,包括早期宇宙中 恒星诞生、演化的细节 以及 早期星系的子结构 问题。
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2014年1月5日-9月28日,HST利用ACS和WFC3的红外通道,在南天波江座附近,又观测一个非常遥远的星系,并将其取名 Tayna ,意思是“第一个出生”。
这次观测和成像也利用了引力透镜原理,大大增强了星系的光线亮度,使其看起来比正常亮度高20倍。
根据其红移数据,科学家估计它距离我们 约有133亿年 ,相当于 宇宙诞生后4亿年 ,是当时发现的 最远天体 。
它的大小与大麦哲伦星云相当,里面的恒星形成速度为大麦哲伦星云内恒星形成速度的10倍。
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HST于2015年2月11日和2015年4月3日对北天区进行深入观测,并于2016年3月3日在大熊 星座 方向发现了可能是迄今为止已知的 最远星系 ,但当时并未估计出该星系的红移量。
2017年4月,北京大学科维理天文与天体物理研究所江林华领衔的国际团队利用世界上最先进的地基红外望远镜之一——夏威夷山上10米口径的凯克望远镜,对这个星系进行了深度光谱观测,基于光谱分析和计算得出该星系的准确红移为 ,证实其为 134亿光年 之外的星系,即这个星系只有 3 4亿岁 。
由于该星系红移量高达11,因此将其命名为 GN-z11 ,其中z就代表红移。
研究团队不仅从光谱中读出了准确红移,也读出了其他信息。
光谱显示有三条发射线,由碳和氧的二次电离气体发出,表明该星系中已有丰富的非氢非氦元素。该信息暗示,新发现的星系可能 并非宇宙中的第一代星系 。
这个发现对理解宇宙早期星系和恒星形成有重要意义,为研究宇宙 极早期天体 打开了一扇窗口。
HST和SST联合成像显示,GN-z11比银河系小25倍,恒星质量仅为银河系的1%。然而,GN-z11的成长速度非常快,形成恒星的速度大约是银河系的20倍。
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HST和SST对于宇宙极深处和极早期的观测和取得的成果已经今科学家万分激动。
红外波段更宽、仪器观测精度更高的韦伯望远镜应当能够观察到 更遥远 、 距离大爆炸仅几亿年 的早期宇宙和第一批恒星、星系面貌,有可能取得更具突破性的成果。
神秘的暗物质究竟是什么?为何明明没有观测到,科学家就相信它存在
暗物质是人的肉眼无法看到的宇宙物质,科学家通过在没有光的真空条件下研究它,观测深空中的天文现象发现了暗物质。
神秘的暗物质究竟是什么?为何明明没有观测到,科学家就相信它存在
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暗物质之所以被称为暗物质,是因为它不与电磁场相互作用,这意味着它不吸收、反射或发射电磁辐射,因此很难被探测到。现代天文学依靠引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。
暗物质的主要证据来自计算结果,这些计算结果表明,如果没有大量看不见的物质,许多星系会飞离,或者它们甚至不会形成,也不会按照人们观测到的样子运行。简单来说,暗物质是基于计算和理论推导出来的,并没有被直接观测到。在标准的Lambda CDM宇宙学模型中,由普朗克卫星探测的数据得到,宇宙的构成,包含的常规物质,的暗物质和的暗能量。因此,暗物质占总质量的85%,而暗能量和暗物质占总质量和能量的95%。
被暗物质包围的地球(想象图)
1884年,开尔文勋爵估计了银河系的质量,他确定,宇宙的质量不同于可见恒星的质量。因此,开尔文勋爵得出结论:“我们的许多恒星,也许其中的绝大多数,可能是暗物质”。像开尔文、庞加莱等这些大人物,都猜想过暗物质的存在,不过这些都是猜测。为暗物质提供强大理论基础的,就是大名鼎鼎的广义相对论。之后,爱因斯坦和德西特联手写了一篇有关宇宙存在「看不见物质」的论文。而德西特也是被誉为「暗物质和暗能量的理论先驱」。
1932年,荷兰科学家扬·奥尔特提出证据并推断了暗物质的存在,他根据银河系恒星的运动提出银河系里面应该有更多的质量的想法,不过,后面这一证明被说是错误。
20实际60年代,维拉·鲁宾,肯特·福特和肯·弗里曼的工作为暗物质提供了进一步强有力的证明。此外,鲁宾和福特还利用一种新的光谱仪,更精确地测量了螺旋星系边缘的速度曲线。众所周知,行星距离恒星越远,公转速度就越慢(开普勒定律),基于此,旋转星系也应该遵守这一规则。
但他们测得的结果却出乎意料。处在远离星系中心的恒星,公转速度要比开普勒定律的理论值大很多。想要拴住这些速度极快的恒星,就需要更大的力,这些引力是从哪来的?故他们推测是有数量庞大的质能拉住星系外侧组成,以使其不致因过大的离心力而脱离星系,这就是著名的星系自转问题。
历史上,人们将可能的暗物质分为三个大类:冷暗物质、温暗物质、热暗物质。这个分类并非依照粒子的真实温度,而是依照其运动的速率。
直接探测
对于暗物质的直接探测实验一般都这设置于地底深处,以排除宇宙射线的背景噪声。目前大部分的实验使用低温探测器或惰性液体探测器。这两种探测技术都能够从其他粒子与电子对撞的噪声中辨识出暗物质与核子的碰撞。
间接探测
暗物质的间接探测主要是观测其两两湮灭时所产生的讯号。然而在完全了解其他来源的背景噪声以前,这类的探测不足以当作暗物质的决定性证据,因此只能算作间接探测。
由于暗物质还没有被最终确定,而且有其他的假说已经出现,旨在解释观测的现象,暗物质也是被用来解释观测到的现象。目前,最常用的方法是修正广义相对论。广义相对论在太阳系尺度上得到了很好的检验,但它在银河系或宇宙学尺度上的有效性还没有得到很好的证明。大多数天体物理学家的主流观点是,尽管对广义相对论的修正可以解释部分观测证据,但有足够的数据得出结论,宇宙中一定存在某种形式的暗物质。对于暗物质的直接探测实验一般都这设置于地底深处,以排除宇宙射线的背景噪声。
矮星系的恒星形成过程能够缓慢“加热”暗物质,将它们往外推。左图展示了一个模拟矮星系的氢气密度。右图展示了真实存在的矮星系IC 1613的氢气密度。模拟过程中,重复出现的气体流入-流出导致IC1613中央的引力场强度波动。暗物质对这种波动做出相应,具体体现为远离IC 1613中央。这种效应被称之为“暗物质升温” 在一项新研究中,科学家发现相关证据,证明暗物质可以被加热并四处移动。之所以出现这些现象是因为星系的“造星运动”。新研究提供了第一个观测证据,证明所谓的“暗物质升温”效应,同时也为科学家提供新线索,帮助他们揭示暗物质的构成。研究论文刊登在《英国皇家天文学会月刊》上。 此项新研究由萨里大学、卡耐基·梅隆大学和苏黎世联邦理工学院的科学家进行,旨在搜寻附近矮星系中央的暗物质证据。矮星系是暗淡的“小个子”星系,通常环绕大型星系运行,例如我们的银河系。它们可能隐藏着一系列线索,有助于科学家进一步了解暗物质的特征。 艺术概念图,银河系的暗物质蓝色光晕 在宇宙的物质总量中,暗物质占据主导地位。不过,暗物质与光线的交互方式与正常物质不同,只有通过研究它们的引力效应,才能对暗物质进行观测。进一步了解矮星系的恒星如何形成,可能是揭开暗物质神秘面纱的关键。 恒星形成时,强风会将气体和尘埃吹离星系中央。其结果是,星系中央质量减少,影响余下暗物质所能感受到的引力大小。在引力减少的同时,暗物质获得能量并离开星系中央。这种效应被称之为“暗物质升温”。 矮星系NGC 5264。类似这样的矮星系通常拥有10亿颗左右恒星 研究过程中,天体物理学家对16个矮星系中央的暗物质数量进行了测算。这些矮星系的恒星形成史存在很大差异。他们发现很久前就停止造星的矮星系,中央的暗物质密度超过仍在造星的矮星系。这一发现支持了“古老星系暗物质升温效应较弱”的理论。 研究论文主执笔人、萨里大学物理学系主任贾斯汀·里德表示:“我们发现这些矮星系中央的暗物质数量与它们曾经的造星数量之间存在显著联系。”仍在造星的矮星系中央的暗物质似乎被加热并往外推。 凤凰座矮星系。它是一个不规则星系,内侧恒星较为年轻,外侧恒星则比较古老 研究发现为暗物质模型添加了新限制条件:暗物质一定能够形成中央密度千差万别的矮星系,中央的暗物质密度一定与造星数量之间存在联系。研究论文合著者、卡耐基·梅隆大学的马修·瓦尔克指出:“这项研究可能找到了确凿证据,有助于我们进一步了解暗物质的构成。我们的研究表明暗物质可以被加热并四处移动。这项发现有助于推进暗物质粒子的搜寻工作。” 研究小组希望扩大矮星系样本数量,测算更多矮星系中央的暗物质密度。他们计划将亮度更为暗淡的矮星系囊括其中,测试更多暗物质模型。
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质统称为生物质。生物质能发电技术是以生物质及其加工转化成的固体、液体、气体为燃料的热力发电技术。
生物质的种类及特点
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。而生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料。
可利用生物质的种类很多,可以从各种各样的农作物、森林的原材料直接获得,也可以从森林工业的副产品,回收利用家庭垃圾、回收利用毁坏的木材和纸张中获得。
我国生物质发电与西方国家相比起步较晚,但发展迅速
我国与西方部分发达国家相比,在生物质能源的开发和利用虽然与欧盟、美国相比时间起步晚,差距大。但近几年在国家和各级政府相关政策扶持下,我国生物质能源开发利用实现快速发展。
与此同时,国际能源署表示2023年中国或将超越欧盟成为全球最大的消费国,而支撑中国生物质能源快速发展的强大动力就是我国政府对于生物质发电行业发展的政策支持。
2020年,我国生物质年发电量广东省以166亿千瓦时排名第一
2020年,我国生物质年发电量排名前五位的省份是广东、山东、江苏、浙江和安徽,分别为亿千瓦时、亿千瓦时、亿千瓦时和亿千瓦时。
国家大力发展生物质发电 生物质发电项目投产数量持续增长
为推进生物质能分布式开发利用,扩大市场规模,完善产业体系,加快生物质能专业化多元化产业化发展步伐。生物质能发电是生物质能的主要利用形式,近年来,为推动生物质能发电,国家式发布了一系列生物质能利用政策,包括《生物质能发展“十三五”规划》、《全国林业生物质能发展规划(2011-2020年)》等,并通过财政直接补贴的形式加快其发展。
在国家政策和财政补贴的大力推动下,我国生物质能发电投资持续增长。数据显示,2020年我国生物质发电投资规模突破1600亿元,全国已投产生物质能发电项目1353个,较2019年增长259个,较2018年增长了451个。
“十四五”期间,生物质能年发电量将突破3500亿千瓦时
2020年9月22日,国家领导人在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中,首次向全世界郑重宣布,“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”
在此背景下,结合当前经济发展环境及政策趋势,能源安全、清洁化转型将是“十四五”我国重要的能源战略,可再生能源也将在“十四五”迎来更大发展。
目前,我国生物质发电的占比相对较小,“十四五”期间将得到进一步发展。预计2021年生物质发电量将1583亿千瓦时,到2026年将超过3834亿千瓦时。
,上面有很详尽的论述。
秸秆生物质通过液化或固化等方式制造成燃料可直接供热,或是制造成秸秆清洁煤炭等等。秸秆煤炭是一种新型的生物质再生能源,环保清洁,远远低于原煤的成本和市场价格,应用范围极为广泛,可以代替木柴、原煤、液化气,广泛用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、工业锅炉等。但是如何将生物质燃料像煤、煤气和天然气一样在老百姓的生活中普及,还需大力宣传和推广。交通能源秸秆的主要成分是碳、氢、氧等元素,有机成分以纤维素、半纤维素为主,其次为木质素、蛋白质、脂肪、灰分等,用秸秆转化的生物燃料如生物乙醇和生物柴油作为交通能源,同石油、天然气和煤等化石燃料相比,最大特点是可再生性和对环境更友好。国际上生物交通能源技术相对成熟,主要路线是:谷物、秸秆、其它植物等发酵生产乙醇-车用油、乙烯、无毒溶剂及上百种化工、原材料产品等;我国秸秆交通能源技术研究虽然起步较晚,但日趋成熟,有些正形成小型规模和商品化。3秸秆生物质能源化应用技术秸秆生物质能源化应用技术主要包括秸秆沼气(生物气化)、秸秆固化成型燃料、秸秆热解气化、直燃发电和秸秆干馏等方式。
我国生物质能资源非常丰富,发展生物质发电产业前景广阔。一方面,我国农作物播种面积有亿公顷,年产生物质约7亿吨;另一方面,我国现有森林面积近2亿公顷,森林覆盖率,每年可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。此外,我国还有5400多万公顷宜林地,可以结合生态建设种植农植物,这些都是我国发展生物质发电产业的优势。发展生物质发电产业是构筑稳定、经济、清洁、安全能源供应体系,突破经济社会发展资源环境制约的重要途径。
前瞻产业研究院发布的《中国生物质能发电行业深度调研与投资战略规划分析报告》研究显示,2006-2012年,我国生物质发电装机容量逐年增加,由2006年的140万千瓦增加至2012年的800万千瓦,年均复合增长率达,表明我国生物质发电行业发展较快。但是,我国的生物质发电主要停留在示范项目阶段,并未形成大规模合理利用。生物质发电在我国电力生产结构中占比极小,在我国新能源发电结构中占比仅为1/10左右。
前瞻产业研究院生物质能发电行业研究小组分析认为,在这一系列目标的引导下,“十二五”期间我国将迎来生物质发电厂建设的高潮,为涉及生物质发电的企业将带来积极影响。同时,随着国家对生物质能发电产业的政策扶持力度的不断加大,生物质能产业将步入快速发展的高峰期。
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高等中医药本科 教育 中药学专业设置标准是规范中药教育的重要文件,编制该标准是中医药教育的一件大事,它的制订为保证本科中药学专业教学质量和中药教育的评估提供了依据,对规范中药专业的办学标准,促进本科中药学专业的健康和持续发展具有积极的意义。下面是我为大家推荐的本科中药学论文,供大家参考。
本科中药学论文 范文 一:不同厂家卡马西平片溶出度考察
摘 要 :一种快速的,有选择性的,灵敏度高的反向高效液相色谱法同时测定血浆样品中奥卡西平,其主要代谢产物(单羟基和双羟基卡马西平),拉莫三嗪,卡马西平和卡马西平-环氧丙烷的 方法 已实现。
在固相色谱柱(SPE)上提取得到被分析组分,在Zorbax SB-CN 柱上实现色谱分离。 在紫外吸收波长为214nm下,该色谱峰面积比用于定量分析。这高效液相色谱法已成功的用于对我们研究所中癫痫患者得血药浓度监测的日常评价,以及用于关于病人由于药物诱导或抑制OXC代谢产生治疗效果的药代动力学研究。
关键词:奥卡西平;代谢物;HPLC;监测
1. 前言
奥卡西平(OXC),10酮基卡马西平(CBZ)衍生物,是一个比较新的抗癫痫药物,其作用机制与适应症与卡马西平相似。口服给药后,OXC被胃肠道完全吸收,迅速且几乎完全(96%-98%)得降解为药理活性代谢物单羟基衍生物(MHD)。MHD主要通过与葡萄醛酸结合而代谢,另外一小部分MHD被氧化成二羟基衍生物(DHD)。DHD是一个无药理活性得代谢物,同时也参与了卡马西平的代谢途径。(图1.)
OXC可以作为单一疗法以及与其他AEDs(抗癫痫药物)联合的多疗法,如拉莫三嗪 (LTG),丙戊酸(VAL),托吡酯(TPM)的和非班酯(FBM)。我们研究所的癫痫患者通常用CBZ或OXC与LTG等其他抗癫痫药物联用进行治疗。虽然目前没有数据显示,OXC血药浓度监测对癫痫患者的药物治疗有用,药物诱导或抑制的相互作用清楚得表明,对照LTG[2,3]可被视为一个理由,对可能会由于OCX相互作用而进行仔细的监测。另一个原因是实施一分析程序的同时测定LTG,CBZ,CBZ 10,11-环氧化物(CBZ- epox),OXC和其主要代谢物而不受其他目前
相关的药物(如苯妥英,乙琥胺,非班酯 , 苯巴比妥和丙戊酸)干扰,可以不需要改变分析程序时,药物在不同的样本中测试会改变。这样可以节省双方的时间和金钱。
HPLC-UV方法目前用于OXC治疗药物监测(TDM)的做法也只是分析这种药物和它的代谢产物[4,5][1];有些是反向选择[6,7],并要求昂贵的手性柱和长度的分析倍。
由于OXC与CBZ有一个化学结构和性质很相似,Lensmeyer[8]提出的操作程序是目前HPLC法发展的出发点。不过,我们决定要修改方法,因为lensmeyer的分析程序不允许量化LTG和DHD ,因为这两个组分是一起洗脱出的。
2. 材料与方法
标准
OXC,MHD和DHD由Novartis Pharma (Basel, Switzerland)友好提供;LTG由
GlaxoSmithKline
(Verona, Italy)提供;CBZ, CBZ-epox, and cyeptamide (CYE)购自Sigma-Aldrich (Steinheim, Germany). CYE,CBZ储存溶液(1μgμl),在-80℃下储存,CBZ-epox and LTG 制成甲醇溶液,MHD和DHD溶于去离子水中,OXC溶于丙酮中,丙酮醇流动相包含CBZ, CBZ-epox, OXC, MHD, DHD 和
LTG,内标物溶液(100ngμg-1), 水/乙腈(3/1)制成。
试剂与萃取剂
所有溶剂为HPLC等级:乙腈和醋酸购自Merck (Darmstadt,Germany); 甲醇来自Carlo Erba (Milano,Italy); 醋酸铵和三乙胺来自Sigma-Aldrich (Steinheim, Germany).固相萃取柱(SPE)Isolute C8柱(EC)含有200毫克的稳定相,并以3ml容积规格购自StepBio(Bologna, Italia).在Milli-Q Plus 的试剂级别的给水系统中的水是去离子的,过滤且净化的,来自Millipore (St. Quentin, France).
色谱条件
HPLC系统包括一个126溶剂传递装臵模型(Beckman Instruments, Berkerley, CA),一个LC 295 UV-VIS 模型(Perkin Elmer, USA),设在214nm,与一个406接口单元模型(Beckman Instruments, Berkerley,CA)连接,用于一个GOLD色谱工作仪(version 6) (Beckman Instruments).
色谱分离分别采用一个Zorbax SB-CN柱Hewlett Packard (USA), 250mm× .,粒子大小5m,一个保护柱LichroCART 4-4 RP-8, 5 m (Merck, Darmstadt, Germany)被连接到保护分析柱上。柱子和前臵柱分别被设在50℃的恒温箱中(Jones Chromatographic,USA)。流动相由水/乙腈/甲醇/乙酸/三乙胺(体积比为725/150/125/1/)混合,超声脱气Branson (USA)。流动相PH用乙酸调整为以获得LTG与DHD峰的完全分离(图2)。流速设为12mlmin。 制备标准品和对照品
标准品和对照品包括CBZ,CBZepox,OXC, MHD, DHD, 和LTG添加已知含量的分析物于空白血浆中。他们包括每批患者的样本。
样品制备
我们结合含30μl CYE(.)(100ngμl-1)的500μl 血清和500μl饱和的醋酸铵溶液。混合后,样品被转移至含3ml甲醇的萃取柱,然后3ml水洗。在用3ml水洗萃取柱后,样品将在3ml甲醇中被洗脱出来。然后在40℃的氮气流通下蒸发有机相,残留物用200μl水/乙腈(3/1)溶解,然后取50μl注入到HPLC系统中。 -1
3. 结果
选择性
用上述的色谱条件我们可靠地将六个组分与内标物分离。色谱性能良好,使所有物质峰形与合适的保留时间有效。在一个干扰研究中,提取空白血浆与抗癫痫药物或内标物共同洗脱得到了一个游离的峰。(图.3.)在对病人的多药疗法中,非班酯,加巴喷丁,托吡酯,乙拉西坦和乙琥胺在这过程中不被提取,因为它们不断地离解。丙戊酸酸和苯妥英分别提取,而不是共同与有趣的组分被洗脱出来。苯巴比妥( Pb )和MHD是共同洗脱出来的。因此,在有PB和OXC9(和MHD)存在时,样品用盐酸(1N)和乙醚预处理。在SPE程序允许PB通过并进入有机相并在此后从水相中柱提取其他组分前进行样品酸化。
线性
我们的线性方法检查是通过三份标准品分析的,在范围为μgml的CBZ,μgml的CBZ-epox,μgml的OXC,μgml的MHD,μgmlDHD 和μgml-1的LTG是优良的。(图.4.)
回收率
提取回收率(在五种不同浓度下评价以及在相同浓度下对血浆样本提取物和未提取标准物的 4 -1-1-1-1-1
峰面积比较评价)很好。OXC为,MHD为,DHD为为,CBZ-epox为,LTG为。
限量
在信噪比3:1下,限量为OXC(μgml-1),MHD(μgml-1),DHD、LTG、CBZ和CBZ-epox(μgml)。
日内和日间精密度与准确度
在三个不同浓度下,范围为OXC(μgml-1),MHD和CBZ(1-20μgml-1),DHD,CBZ-epox和LTG(1-10μgml-1),制备五组质量控制样品。相同的提取样本跑了三次后计算日内准确度,在连续四天分析后计算日间准确度。(表 1)对于所有组分,由变异系数(CV)确定的日内和日间精密度低于6%。
4. 讨论
这项研究的目的是如何用HPLC-UV法同时测量联合用CBZ或OXC与LTG和其他抗癫痫药物进行治疗的癫痫患者的血浆中CBZ,OXC和它们的主药代谢产物及LTG。该法适用于用这些药进行单一或多疗法的病人。我们选择SPE样品前处理,因为这种技术比起液液萃取能获得回收率高且更洁净的样本。
该法非常灵敏且其重现性非常好,用高效液相色谱技术,再加上紫外检测允许同时测定人血浆中三种抗癫痫药物(OXC,CBZ和LTG)和它们的主药代谢物(MHD,DHD和CBZ-epox)。在我国实验室经过数月的例行评价这种方法,我们结论是,它对这些药物的TDM有用处。通过使用这一程序,提取不需要超过30分钟,色谱分离只需时17分钟,且色谱系统呈现长期的稳定性;在进行1200次分析后,色谱分离才变差(宽峰和低分辨率)。
参考文献:
[1] Flesh G. Overview of the clinical pharmacokinetics of Drug Invest 2004;24(4):185–203.
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[4] Mandrioli R, et al. Liquid chromatographic determination of oxcarbazepine and its
本科中药学论文范文二:裕丹参不同播期育苗比较研究
摘 要 目的:本研究以河南方城裕丹参为材料,探讨裕丹参育苗的最佳播种时期,以期为当地裕丹参的规范化生产提供一定的理论依据。方法:采用大田试验的方法,通过对不同播期间的株高、根长、折干率等方面进行比较研究,探讨不同播期对丹参育苗生长发育的影响。结果:发现播期2(即6月28日播)的丹参发育最好。结论:6月28日左右为该地区丹参育苗播种的最佳时期。(注意黑体内容的变换)
关键词: 丹参 ;播期;育苗
1 文献综述
丹参概述
植物形态
丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge.)为多年生草本植物,茎高达80cm,叶柄及叶轴均被长柔毛,羽状复叶对生,小叶3~5(7)卵形或椭圆状卵形,长,
两面疏被柔毛。轮伞花序为假总状,花序轴和花萼密被腺毛和长柔毛;花萼钟形,长约11mm;花冠紫蓝色,长20~27mm,冠桶内具斜向毛环,下唇中裂片宽偏心形,药隔下臂先端连合,药室不育。子房4深裂,花柱着生于子房底,小坚果椭圆状倒卵形,花期4~6月,果期7~8月。
生境与习性
野生丹参生于山坡林下、草丛或溪谷旁,海拔120m~1300m。产于河北、山西、陕西、山东、河南、江苏、浙江、安徽、江西、湖南、及四川。适应性强,喜气候温暖湿润、阳光充足的环境。春季地温10℃时开始返青,在气温低的地区,植株生长发育不良,幼苗出土亦慢,温度20℃~26℃相对湿度80%时生长旺盛,秋季气温降至10℃以下时,地上部分开始枯萎。丹参耐寒,在北方能露土越冬,根在-15℃的情况下可安全越冬。为深根植物对土壤要求不严,但以疏松肥沃的沙质壤土生长良好。中性、微碱性的土壤最适宜 种植 ,粘土排水不良易烂根。
丹参的应用历史和药用价值
我国应用丹参历史悠久。始载于东汉的《神农本草经》“主心腹邪气,肠鸣幽幽如走水,寒热积聚;止烦渴,益气。”被列为上品。北魏《吴普本草》载:“治心腹痛。”表明丹参自古用于热证和肠鸣,泻肠内积聚物和腹中之邪气。列为上品表明它无毒副作用并作清补之用。以后随着中医实践的发展,人们逐渐转向丹参可养血、调经、安神并可治风邪热证。
明代《本草纲目》载“活血、通心包络、治疝痛”按《妇人明理论》云:“四物汤治妇女病,不问产前产后经水多少,皆可多用,唯一味丹参散主治与之相同,盖丹参散能宿血,补新血,安生胎,罗斯泰,止崩中带下,调经脉,其功大类当归、地黄、芍药之故也。”清代《本草逢源》记有:“丹参本经治心腹邪气,肠鸣幽幽如走水等疾,皆积血内滞而化为水之候,止烦漫益气者,淤积去而烦漫愈,正气复也。”即在《神农本草经》对丹参描述的基础上,进一步强调了丹参在活血化瘀、养血、安神、调妇人经血、止崩带下及治疗肿瘤的功效,并记述一味丹参散即可用于治疗妇科疾病。
现代科学研究和临床表明:丹参可治疗迁延性和慢性肝炎,血栓闭塞性脉管炎,迁延性肺炎,慢性肾功能不全等。目前丹参更是中医活血化瘀、调经、安神、止崩带下与抗菌消炎的一味常用良药。《中华人民共和国药典》2005版归纳丹参的功效为祛瘀止痛,活血通经,清心除烦,主治“月经不调,经闭痛经,症瘕积聚,胸腹刺痛,热痹疼痛,疮疡肿痛,心烦不眠,肝脾肿大”。复方丹参滴丸,复方丹参注射液等就是利用复方治疗,主要用于心绞痛等冠心病。其中复方丹参滴丸(天津产)作为中成药于1997年12月被美国食品与药品管理局准许在美国进行临床研究,为丹参进入国际市场奠定了基础。
中药材GAP 与丹参的规范化种植
中药材GAP
中药材GAP是《中药材生产质量管理规范(试行)》(Good Agricultural Practice for Chinese Crude Drugs)的简称。其中GAP是Good Agricultural Practice的缩写,是由我国国家食品药品监督管理局组织制定,并负责组织实施的行业管理法规。该规范从保证药材质量出发,规范了中药材生产的全过程。其内容包括中药材的产前(产地生态环境:对大气、水质、土壤环境生态因子的要求:种质和繁殖材料;正确鉴定物种,种质资源的优化)、产中(优良的栽培技术 措施 ,要点是田间管理和病虫害防治),产后(采收与产地加工:确定适宜采收期及产地加工技术)包装、储藏、质量管理等全过程的系统原理,是一套完整的管理体系。
GAP针对植物药材、动物药材和矿物药材,以控制产品质量为核心以制定出科学的符合中药材社会化生产的标准操作规程(SOP)为手段,以实现中药材生产的优质高效为目标,以达到药材“真实、优质、稳定、可控”为最终目的。
中药材GAP 的实施及基地建设的意义
建立中药材的生产、采收、加工的规范标准,对于保证中药材产品以至中成药产品质量具有特别重要的意义。在中药现代化国际化进程中首先必须从中药材的质量抓起。中药材标准化是中药现代化和国际化的基础和先决条件。而中药材的标准化有赖于中药材生产的规范化。因为中药材是通过一定的生产过程形成的,药用植物的不同种植、不同生态环境、不同栽培和研制技术及采收、加工等方法都会影响药材的产量和质量,所以中药材生产是中药药品研制、生产、开发和应用整个过程的源头,只有首先抓住源头,才能从根本上解决中药的质量问题及中药标准化和现代化的问题 。
制定及实施GAP是促进农业产业化的重要措施。产业化不仅仅是制药企业和医疗保健事业的需要,也是农业结构调整的一条道路。中药是我国医药 传统 文化 的组成部分,但是许多传统道地药材往往生长于经济不发达的偏远地区,长期以来约80%的常用药材主要依靠采挖野生资源来满足社会需求。长期采挖的结果导致资源枯竭,生态环境破坏。建设中药材生产基地是中药资源保护扩大再生和生态环境保护最有效的手段,也是持续供应中药材产品的根本途径。因此,通过对道地中药材品种、种质、产地土壤、气候、栽培、加工等的系统研究,开展规模化规范化人工栽培,可在保证药材质量的同时保护野生资源和生态环境,实现药材资源的持续利用。
中药材GAP实施的进展
2002年2月国家食品药品监督管理局(CFDA)发布了《中药材生产质量管理规范(试行)》(即GAP的认证)。2003年11月1日起,SFDA开始正式受理
中药企业GAP认证申请。继国内第一批中药材规范化种植基地通过GAP认证试点工作,GAP认证将开始在我国中药材种植行业作为自愿认证逐渐推广。2005年6月止,已有26家中药材生产企业种植的26个中药材品种通过了中药材GAP认证。如河南西峡山茱萸生产基地、山西商洛丹参生产基地、四川雅安鱼腥草生产基地、安徽阜阳板蓝根生产基地等。
丹参的规范化生产
1)种质资源(四级标题一律去掉)
张国兴等[1]从生态型出发,研究国产著名道地药材川丹参大叶型、小叶型和野生型品种资源特性。首次确立了川丹参的品种资源类型建立了丹参品种资源分型研究的性状和生产力特性指标体系。小叶型丹参为川丹参的优质高产新品种。郭保林等[2]通过不同产区的丹参样品进行RAPD分析将扩增条带用NTSY-pc和AMDVA软件进行数据处理。研究表明,丹参居群内遗传多样性十分丰富;山东和河南产的栽培居群栽培种源来自当地野生居群,尚没有进行人工选择,丹参酮A等成分减少的原因主要是栽培条件不理想;地区间居群的遗传分化不均衡,四川中江和河北承德居群与 其它 居群较远;丹参道地性的确定应当依据现代的优质药材评价系统,山东和河南产的丹参也可认为是丹参的道地药材。
2) 产地生态环境
伍均等[3]对四川中江县丹参产区生态环境和土壤条件进行了调查研究,结果表明:丹参主要栽培在该县西北部地山区海拔600m~900m坡地气候温暖湿润,主产土壤为中壤质的石灰性和中性紫色土。一般土壤有机质和氮钾属于中低水平,速效磷丰富;在微量营养元素中,有效铁、锰、铜充足,有效锌、硼普遍缺乏。黄志勇等[4]用GAP质控下栽培的中药丹参作为重金属内控标准物,经过不同实验室测试和不同市区稳定性测试的试验结果表明,丹参内控标准金属含量的数据准确可靠,稳定性好可作为丹参中药材重金属质量控制的参考标准,也可作为其它中药GAP规范管理中有毒元素的内部质量控制的参考标准。蒋传中等[5]报道:山西商洛是丹参的道地产区,其独特的地理气候条件特别适宜丹参生长;其大气、灌溉水质、土壤环境无污染,特别适宜建立丹参GAP基地。张国兴等[6]根据主产区高产丹参和低产丹参药材质量的差异性,研究了非地带紫色土区丹参土壤发生学特征值分子比率的特性。试验结果表明,紫色土发生学特征值是丹参生药产量及规格品质的中药土壤因素之一,土壤风化程度深浅与丹参产量密切相关。
3) 栽培技术措施
朱小强等[7]为解决丹参春栽出苗慢,出苗不齐,缺苗多,影响产量的问题。采用分根法春栽,地膜覆盖,对土壤温度、土壤养分、出苗时间与出苗率等因素进行了对比试验,结果表明地膜覆盖后的丹参生态效应十分明显,产量也明显高于
露地对照组。韩建萍等[8-11]利用盆栽和大田实验研究了施肥对丹参植株生长及有效成分的影响。实验结果表明:丹参移栽时作基肥的氮肥不能施用太多,否则会影响成活,苗期也会出现烧苗症状;生长中期可施用适量氮肥,以利于茎叶的生长,为后期的生长发育提供光合产物。氮:磷=1:1时,产量比对照提高了;氮:磷:钾=1:时,丹参素和丹参酮的总含量比对照提高和18%;总丹参酮的含量与丹参根的直径呈负相关,细根影响产量和外观品质,建议生产上应适当密植。刘文婷等[11]报道丹参的产量和其有效成分的含量均以20cm ×25cm的栽培密度为最佳,根产量以鲜重记可达163kg/亩。丹参素含量可达,丹参酮的含量可达。建议在进行丹参规范化栽培时可选择株行距为20cm×25cm的栽培密度。
影响药材质量的因素
商品药材的质量常有很大差异,为保证临床用药的安全、有效,必须要保证所用药材的质量。但是,影响药材质量的因素错综复杂,如物种的遗传基因、产地环境条件、栽培技术措施、采收、加工和贮藏等。其中物种的遗传因素、产地生态环境、栽培技术措施是影响药材质量的主要因素。研究影响药材质量的各种因素,找出它们对药材质量的影响的一般规律和特殊规律,进而实现对药材质量从生产、采收、加工、贮藏到应用全过程的动态调控,确保药材的安全、有效和质量的稳定均一。
裕丹参简介
方城古称裕州,盛产丹参,因品质优良、疗效显著,为别与其它产地丹参而冠以地名 “裕丹参”,裕丹参始于金、元,鼎盛在明、清。清《方城志》(康熙三十六年刊)载:方城疆域之广轮,盖同古裕州,星夜分之桐柏山淮水之上游 峰峦联络,溪涧环绕,野多陂陀膏腴,物产桔梗、丹参极佳,乃地道之帮,医崇之上。《名医别录》曰:“诸药所生,皆有境界, ……丹参生桐柏山川谷及太山,桐柏山乃淮水发源之山,非江东之桐柏也。”孔志云:“动植形生,因地舛生;春秋节变,感气殊功。离其本土,则质同而效异;乘于采取,则物是而时非,名实既虚,寒温多谬,施于君父,逆莫大焉。”为别丹参之良莠,好恶真伪,医者用之有据,故金代谓之“裕丹参”。
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10 韩建萍,梁宗锁.丹参根系氮、磷营养的吸收及丹参酮累积规律研究[J].中国中药杂志,2004,29(3):208~211.
11 刘文婷,梁宗锁,付亮亮等.栽植密度对丹参产量和有效成分含量的影响[J],现代中药研究与实践,2003,17(4):14~17.
12 王新军,朱小强,吴珍等.丹参播种育苗技术的试验研究[J],商洛师范专科学校学报,2004,18(1):87~89.
谈药用植物学的实践教学改革赵宜红,李寅超(郑州大学药学院,河南郑州450001)摘要:对药用植物学实践教学体系进行了探索,改进传统验证性实验,加强综合性、设计性和研究性实验,重视野外实习,并在实验教学中增加自由开放型实验,旨在提高药用植物学实践教学质量,培养学生的实践能力和创新精神。关键词:药用植物学;实践教学;教学改革中图分类号:G420文献标识码:B文章编号:1008-0805(2007)12-3148-02在药用植物学教学过程中,实验教学和野外实习是药用植物学的重要的实践性教学环节,其教学要求既涵盖实验教学和野外实习的一般原则,又要突出药用植物学的学科特点[1]。本文结合自身教学工作实践和文献报道,就如何提高药用植物学实践教学质量,培养学生的实践能力和创造性,以及在实验教学中如何进行自由开放型实验室初步尝试,谈谈自己的见解。1改进传统实验教学方法,确保教学质量1. 1传统的实验教学传统的药用植物学实验内容多为验证性实验,在实验教学中采取的教学方法一般是带教老师介绍实验目的、实验材料、实验内容和实验方法,然后由学生根据实验材料,按照实验内容、实验方法的描述验证学过的理论知识。虽然通过教师的讲解,学生对实验内容和方法己经有了较详细的了解,并在实验过程中对学生实验操作也有较详尽而规范的要求和不断的督导,但是学生因为缺少实验学习的能动性,在实验过程中大多敷衍了事、照本宣科,不去分析实验的机理,不去探讨实验中的问题,使实验教学的质量在教学活动中大打折扣。1. 2传统实验教学方法改进为了配合药用植物学的教学改革,对药用学实验课程的教学内容和方法要进行一些必要改革。在实验内容方面,可以把实验内容分为四部分,即基本实验技术;基础的验证性实验、综合性实验、探索性实验;在实验教学方法方面:对于不同的实验内容采取不同的教学方法,目的是让学生能积极主动的通过实验课的学习获取知识[2, 3]。1. 2. 1基本实验技术基本实验技术是指一些基本的实验技能,如显微镜的使用方法、临时装片的制作、生物绘图技术、显微化学方法以及实验室常用药品、试剂、染液等的配制,玻璃器皿的洗涤方法等等,这些基础性的实验技术,要求每一位学生都能熟练掌握,并在期末的实验考核中能有所反映。实验教学方法就采用传统的教师先讲授,然后学生进行验证的教学方法。1. 2. 2基础的验证性实验以巩固课堂所学的理论知识为目的,通过药用植物学中的经典实验和观察性实验,使学生掌握基本的实验方法和培养学生的观察能力,如植物细胞的基本形态与结构观察;植物组织的主要类型及结构观察;植物营养器官和生殖器官的结构观察等实验。这些实验按传统的教学方法虽然有利于学生基础知识的巩固,但这种单一的教学模式不能调动学生进行积极的思维,实验课显得枯燥,没有生机和活力。如果我们尝试把“验证性”实验转变为“探索性”的实验,就会有截然不同的教学效果。如在实验教学方法上,采取让学生在课前预习实验,上课时教师通过提问检查学生预习情况并对实验要点和实验注意事项简要提示,留出较多时间让学生自己动手观察,然后通过相互讨论来解决实验中出现的问题,最后由教师做总结。对有些实验的材料,除了教师准备的实验材料外,鼓励学生自己准备实验材料,如细胞、植物营养器官、生殖器官的观察、分类学上的实验都可以通过鼓励学生自己准备实验材料,提高学生学习积极性。同时在实验过程中,穿插徒手切片法、染色法、生物绘图法等基本实验技能的培养。1. 2. 3综合性实验主要针对的是植物分类学的实验,以基本实验技术和基础的验证性实验的技能为基础,变实验室单一观察的方法为实验室与野外观察相结合的方法,把传统分类学实验设计为以比较解剖和野外资源调查为主的综合实验。比如,先通过学习让学生直观的认识不同类群的植物,总结各类植物的特征,然后带学生到野外进行对比和扩展实验,巩固理论知识。如对裸子植物、被子植物常见重要类群的特征和分布特点;校园常见物种的鉴定,检索表的编制;某一地区的药用植物资源的调查;珍惜濒危植物的调查等均可设计为综合实验。通过综合性的实验,使学生既了解植物物种的多样性、植物资源的丰富性,又增强学生保护植被,保护生态环境的决心。1. 2. 4探索性实验通过基本技能实验,基础实验和综合性实验的训练,学生已经具备了一定的植物学基础知识、操作和动手能力,可以根据学生的实际能力和实验室的具体情况确定几个研究方向,让学生自己查资料,自行设计实验方案,经教师检查修改后,利用野外实习和课外假日时间来完成实验的题目。通过探索性实验可以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,培养学生创造力和科研能力,为学生完成毕业论文和将来的自我发展打下坚实的基础。2重视野外实习,培养学生的观察能力[4~6]2. 1对生态环境的观察任何生物的生存都必须依托于一定的环境,药用植物也不例外。野外实习首先要指导学生认识各种生态环境。指出各类生态环境的特点,尤其指出重点考查的药用植物的主要生态环境。2. 2对单株植物的观察在观察其形态后,要注重从植物的分类学特征上进行观察,观察植物的根、茎、叶、花、果实等器官。对于一些当地特产的药用植物要重点观察药用部分器官的形态特征。对于细部的观察可以在采集后整理标本时进行。2. 3培养学生的采集标本能力2. 3. 1对采集标本的选择药用植物的采集要特别注意其标本的典型性和完整性。所谓典型性是指所采标本要具有明显的分类特征,在同种植物中有较强的代表性。所谓完整性,是指整株标本的根、茎、叶、花、果俱全,尤其要采带花的,因为花是鉴定种类的主要依据。对于地下部分有突出特征的药用植物,如百合科、薯蓣科等,应注意采集这此植物的鳞茎、根茎等,它们也是鉴定物种的重要依据。遇到雌雄异株的植物,应分别采集雌、雄株。草木植物的茎生叶和基生叶不同时要注意采集基生叶,如茵陈、荠菜等。寄生植物采集时要把寄生全部或部分采下,并注明关系。2. 3. 2采集的注意事项采集标本要注重质量,尽量减少野外采集的数量,对于植物的产地、生活环境、性状、花的颜色、采集日期等都要做详细记录,这对标本的鉴定和研究有很大帮助。一份
1.简介植物分类2.简介植物用于医药行业的情况3.简介木本植物药用的情况4.列出几个常见的木本药用植物,并加以详细介绍及讨论5.展望木本药用植物的未来前景所有资料可参考人卫版《药用植物与生药学》