暗物质间接探测的相关物理研究团组

暗物质间接探测的相关物理研究团组成立于2015年12月，现有正式成员10人（首席为范一中研究员），其他人员若干。该团组直接服务于暗物质粒子探测卫星（悟空号，DAMPE），是卫星科学研究的核心队伍之一。范一中研究员（国家青A、科学探索奖得主）是悟空号科学应用系统的副总设计师，领导着卫星的科学团队；其余成员中包含国家青B人才1人、海外优青人才1人、中国科学院BR计划入选者2人、国家青托人才2人。该团组还与韦大明研究员领导的团组在引力波天文等领域有着长期、高效的合作。

团组主要包含以下研究方向：

1）空间高能粒子探测的数据处理技术研究

受地球大气的限制，人类在地面上只能进行光学和射电波段的直接观测，为了探测伽马射线和带电宇宙线粒子，需要把探测器发射到空间（高层大气或外太空）进行天文观测，从而开展多波段、多信使的天文学研究。与光学等较低能段直接捕获每个光子不同，空间高能粒子探测的是粒子与探测器作用后形成的大量次级粒子留下的信号，首先要利用真实数据对探测器进行精确的标定，再通过复杂、系统的事例重建过程才能还原入射粒子的真实物理信息，还须结合大规模的探测器在轨模拟结果，并针对性地发展数据处理方法，才能分析得到宇宙线、伽马射线的能谱、流强与空间分布。此外，在探测器的预研和设计阶段，也需要进行大量的模拟及分析等软件工作以指导探测器的设计。总之，空间高能粒子探测的数据处理技术研究（物理设计、模拟仿真、数据分析等）是贯穿空间高能探测实验全生命周期的核心环节之一。

团队成员长期深度参与或负责悟空号卫星的软件研发、模拟仿真和数据分析等方面的研究，并积极开展未来空间实验（VLAST等）的预研究和关键技术研究。

该方向主要成员：李翔、岳川、崔明阳、沈兆强。

2）基于多信使天文数据的暗物质及宇宙线研究

揭示暗物质的物理本质是现代天文学与物理学面临的核心挑战与重大前沿。间接探测作为一种关键途径，致力于在复杂的天体物理背景中搜寻由暗物质粒子湮灭或衰变产生的异常信号。对这些潜在信号的识别与解读，以及由此设定的暗物质参数限制，不仅取决于预期的信号特征，更高度依赖于我们对宇宙线相关的高能天体物理过程所产生背景的精确理解。同时，疑似的暗物质信号亦能为我们深入理解天体物理背景提供新的视角。不同的理论提出来多种暗物质候选体，其质量跨越了近百个数量级。这使得任何单一类型的探测实验均难以覆盖如此宽广的参数空间。加之天体物理背景的固有复杂性，单一波段或单一信使的观测往往难以明确甄别由天体物理过程产生的“疑似信号”干扰。因此，整合多波段观测数据、运用多信使天文学方法，对于深入开展暗物质与宇宙线研究至关重要。

团队成员不仅深度挖掘我国“悟空号”卫星独特的宇宙线与伽马射线数据，并与Fermi-LAT空间望远镜、AMS-02粒子探测器等国际领先项目的公开数据进行协同分析与联合研究；同时，亦积极整合利用LHAASO、FAST等国内大科学装置的观测数据，将这些多信使、多波段的宝贵信息聚焦于暗物质间接探测和宇宙线物理的深入研究。

该方向主要成员：黄晓渊、冯磊、李翔、岳川、崔明阳、夏子晴、沈兆强。

3）暗物质和新物理的理论研究

暗物质作为现代基础科学的核心命题，与暗能量共同构成21世纪物理学领域的两朵“乌云”。其本质属性关乎广义相对论与粒子物理标准模型两大理论体系的修正需求，突破关键在于揭示暗物质粒子属性及非引力相互作用特征。本研究聚焦暗物质粒子本质的破解，通过整合理论建模、实验观测与数值模拟，构建“上天-入地-理论”三位一体的前沿探索体系。

研究体系涵盖三大维度：（i）粒子物理模型拟合：发展新型暗物质粒子理论框架，探索超越标准模型的物理机制；（ii）多信使探测手段：整合宇宙线（间接探测）、地下实验室（直接探测）及空间宇宙学数据（强弱透镜与不同尺度的观测），构建多维观测办法；（iii）宇宙学数值模拟：结合线性演化理论预测与非线性的N体模拟，解析暗物质在宇宙结构形成中的动力学演化。团队与"悟空"卫星核心组及紫金山天文台引力透镜团队深度协同，实现观测数据与理论模型的动态耦合。

本研究方向立足粒子物理、天体物理、宇宙学的交叉前沿，着力突破传统单一研究方法的局限，通过多维证据链的协同验证，致力于在当代科学认知边界上确立暗物质粒子属性及非引力相互作用特征，推动新物理理论体系的构建。

该方向主要成员：蔡岳霖、冯磊、杨大能。

部分成员的个人主页：

范一中：https://pmo.cas.cn/sourcedb/cn/expert/200907/t20090724_2243894.html

冯磊：https://pmo.cas.cn/sourcedb/cn/expert/201910/t20191015_5408535.html

李翔：https://pmo.cas.cn/sourcedb/cn/expert/202004/t20200427_5564719.html

黄晓渊：https://pmo.cas.cn/sourcedb/cn/expert/202007/t20200715_5626664.html

蔡岳霖：https://pmo.cas.cn/sourcedb/cn/expert/202207/t20220719_6482642.html

岳川：https://pmo.cas.cn/sourcedb/cn/expert/202202/t20220228_6379199.html

（更新于2025年6月）