2025年中职暗物质与暗能量探测（暗物质探测方案）试题及答案

2025年中职暗物质与暗能量探测（暗物质探测方案）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）（总共8题，每题5分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在题后的括号内）w1.以下哪种探测方法不是针对暗物质的常用探测手段？（）A.直接探测B.间接探测C.光谱分析D.对撞机探测w2.暗物质粒子探测卫星的主要任务是探测暗物质，它的名称是（）A.悟空B.墨子C.嫦娥D.天问w3.暗物质与普通物质相互作用的特点是（）A.强相互作用B.电磁相互作用C.几乎不发生相互作用D.弱相互作用w4.以下关于暗物质探测的实验中，哪一个位于地下深处？（）A.LUX实验B.LHC实验C.哈勃太空望远镜观测D.射电望远镜观测w5.暗物质的存在最早是通过什么现象推测出来的？（）A.恒星的运动轨迹异常B.宇宙微波背景辐射的异常C.星系旋转曲线的异常D.引力透镜现象w6.目前对暗物质质量的估计范围大致是（）A.电子质量到质子质量之间B.质子质量到太阳质量之间C.太阳质量到星系团质量之间D.星系团质量到超星系团质量之间w7.以下哪种物质不属于暗物质候选者？（）A.轴子B.中性微子C.黑洞D.弱相互作用大质量粒子w8.暗物质探测实验中，用于探测暗物质湮灭产生的高能伽马射线的探测器是（）A.量能器B.径迹探测器C.闪烁探测器D.切伦科夫探测器第II卷（非选择题共60分）w9.（10分）简述暗物质直接探测的原理。答：暗物质直接探测是通过探测暗物质与探测器中原子核的弹性散射来寻找暗物质。当暗物质粒子与原子核碰撞时，会传递一定的能量和动量，探测器通过测量这种碰撞产生的信号来推断暗物质的存在。例如，利用晶体探测器，当暗物质粒子撞击晶体中的原子核，会使原子激发或电离，产生电信号，通过分析电信号的特征来寻找暗物质迹象。w10.（10分）说明暗物质间接探测的主要途径及相关的观测目标。答：暗物质间接探测主要通过观测暗物质湮灭或衰变产生的稳定粒子来寻找暗物质。主要途径包括观测伽马射线、宇宙线中的高能粒子等。观测目标有：通过伽马射线观测寻找暗物质湮灭产生的伽马射线信号，其能量和方向分布能提供暗物质的信息；通过宇宙线中反质子、正电子等粒子的异常增多来推测暗物质的存在，因为暗物质湮灭可能产生这些粒子。w11.（10分）材料：大型强子对撞机（LHC）是目前世界上最大的粒子加速器，它在探索暗物质方面也有一定作用。LHC通过加速质子并使其对撞，模拟宇宙大爆炸后的极端条件，试图产生暗物质粒子或发现暗物质存在的迹象。问题：请分析LHC在暗物质探测中的优势与局限性。答：优势在于能创造出极高能量密度的环境，有可能产生暗物质粒子，为研究暗物质提供独特的条件。局限性在于暗物质与普通物质相互作用极其微弱，即便产生了暗物质粒子，也很难直接探测到其信号，而且对撞结果复杂，区分暗物质产生的信号难度大。w12.（15分）材料：在某暗物质探测实验中，科学家们在地下深处布置了探测器，经过长时间观测，发现了一些疑似暗物质相互作用的微弱信号。但经过进一步分析，发现这些信号可能受到宇宙射线背景的干扰。问题：请提出解决宇宙射线背景干扰的方法，并说明如何进一步确认这些信号是否来自暗物质。答：解决宇宙射线背景干扰的方法：增加探测器的深度，利用更多的岩石屏蔽宇宙射线；优化探测器的设计，提高对信号的甄别能力，区分暗物质信号和宇宙射线产生的干扰信号。进一步确认信号是否来自暗物质：多次重复实验，看信号是否具有重复性和稳定性；与其他暗物质探测实验结果进行对比分析；研究信号的能量、时间分布等特征，与暗物质相互作用的理论预期进行匹配。w13.（15分）请阐述未来暗物质探测的发展趋势以及可能面临的挑战。答：未来暗物质探测的发展趋势：技术不断进步，探测器的灵敏度和分辨率将大幅提高；多学科交叉融合，如物理学、天文学、计算机科学等协同发展，共同推动暗物质探测；国际合作加强，共享资源和数据。可能面临的挑战：暗物