近期，我院天体物理团队杨玉鹏副教授在暗物质与暗能量相互作用的宇宙学研究领域取得新进展，相关成果分别发表于国际权威物理期刊《Physical Review D》（Phys. Rev. D 111,103534, 2025）和《The European Physical Journal C》（Eur. Phys. J. C 85, 224, 2025），为破解宇宙学核心谜题提供了关键证据与理论支撑。
现代宇宙学研究表明，宇宙中 95% 以上的成分由性质未知的暗物质和暗能量构成，二者的演化规律与相互作用机制是当前物理学与天文学的前沿热点。在标准 ΛCDM 宇宙学模型中，暗能量被视为静态的宇宙学常数，与暗物质之间不存在相互作用，但该模型难以解释哈勃常数危机等诸多观测矛盾，亟需新的理论框架与观测约束。针对这一核心问题，研究团队在《Physical Review D》的研究中聚焦暗物质能量密度演化的偏离效应，构建了包含相互作用项的宇宙学模型，通过引入常数参数ε描述暗物质能量密度与标准演化模式（ρdm ∝(1+z)³）的偏离程度。为获得精准约束，该研究整合了多种观测数据：暗能量光谱仪首年释放的重子声学振荡数据、普朗克卫星的宇宙微波背景数据、哈勃膨胀速率数据、超新星数据以及红移空间畸变测量数据。分析结果表明暗物质与真空暗能量之间存在显著相互作用，偏离无相互作用图景的置信度约为2.4σ。这一结果与此前的研究结论相互印证。此外，模型选择（AIC）分析显示，包含相互作用项的模型在多数据组合下均表现出更优的拟合效果，进一步支持了暗物质与暗能量存在相互作用的物理图景。发表在《The European Physical Journal C》的研究中，研究团队针对两类真空衰变模型（Λ(t) CDM）展开约束分析。分析结果显示，两种真空衰变模型均在2σ 置信水平下暗示暗物质与暗能量存在潜在相互作用。同时，两类模型测得的当前哈勃参数均介于普朗克卫星与 SH0ES 实验的测量结果之间，为缓解哈勃常数危机提供了潜在解决方案。
以上研究成果从不同模型与观测视角，共同证实了暗物质与暗能量相互作用的物理图景，不仅为解决标准宇宙学模型面临的困境提供了重要途径，也暗示了新物理的潜在存在，对揭示暗物质和暗能量的本质具有重要意义。
以上研究得到了山东省自然科学基金的资助。
供稿审核：刘广强
编辑审核：王文志
终审：满忠晓
