宇宙学中 Weak lensing 现在的研究进展如何？

（我知道回答这个最好的办法是自己调研文献，但是还是想提出来，一方面能给我一些指导，一方面给后人留下福利。想给这个问题的定位是非科普向。） 1.现在对CMB的B模探测的力度在逐渐加大，但是近10年内可能不会有卫星探测计划了，地面的包括升级之后的BICEP3,还有南极的Keck array，包括中国未来将在西藏放的CMB探测器等等。但是对于地面探测而言，weak lengsing是一个很重要的污染，如果能结合未来的各种光学，21cm的巡天计划的…谢邀，简短回答一下，知乎可能不是特别适合这样的学术讨论。而且问题问得比较宽泛，要回答清楚恐怕不是几百字可以解决的问题。我个人觉得类似的研究前景问题，直接去和做相关工作的老师深谈更有效一些。

CMB我研究的很少，但是说分析数据做不出好东西我不是特别同意。地面的CMB计划并不见得比空间项目更差。由于建造周期更短，维护更方便，地面计划的探测仪器能是可以超过空间望远镜的。另外，空间望远镜主要是避开了大气的影响，并不能消除引力透镜污染。题主已经提到了BICEP3, Keck array这些项目，说明是意识到新的观测项目正在建造，为什么又觉得没有数据可以分析呢？CMB B模观测实际上非常重要的问题。

引力透镜方面，宇宙学研究重要的课题主要是精确限制宇宙学模型，研究暗能量状态方程（包括暗能量是否演化）， 验证广义相对论(或者证伪广义相对论），研究宇宙物质三维分布，研究暗晕和子暗晕的物质分布从而限制星系形成理论。

想要进一步了解引力透镜能干什么，一个很好的办法是去看看各种引力透镜项目的Science book.如果想要了解当前引力透镜数据可以研究的问题可以去看CFHTLens, SDSS的引力透镜文章，未来5年引力透镜的课题可以去看DES, HSC, KiDs的Science book, 如果想知道未来10年的引力透镜研究可以去看LSST, Euclid的Science book.

要加入到引力透镜的研究中我们当然是非常欢迎的。从理论上研究就是要造各种巧妙的方法来利用引力透镜，然后还要详细考察各种方法的系统误差。如果对宇宙学感兴趣，可以去北京大学找范祖辉教授。如果对星系形成中引力透镜的应用感兴趣，欢迎来国家天文台和我讨论。

从观测上研究现在最大的困难是望远镜点扩散函数带来的测量偏差。下一代引力透镜观测要求测量偏差不能超过1%，但是点扩散函数在CCD不同位置的涨落就可以达到这个水平，如何克服，仍然需要做很多工作。上海交大的张骏教授，紫金山天文台的李国亮教授主要研究这些问题。

再就是可以学着处理现在已经释放的数据（CFHT，SDSS，BASS, Frontier field, KiDs release 1)。这方面也欢迎来国台和我讨论。

总之还是建议能和真正做研究的人面对面讨论。发布于 2016-01-02弱引力透镜（以下简称WL）是一个潜力非常大的方向，未来十年将有大批数据出来。但是呢，目前仍然处在初期研究阶段，观测和理论都尚未成熟。在此简单介绍最近WL的发展情况和未来展望，许多个人观点，如有偏颇请多多包含。

（1）观测
WL的初次观测是哈勃望远镜的COSMOS项目，扫了1 deg^2 的小片天空，2009年首次发表了结果（https://arxiv.org/abs/0911.0053）。虽然他们证明出来的宇宙模型亲们其实早就知道了（因为观测的面积太小了没什么限制能力），他们还是传递了一个重要信息——“WL能做”。

但其实要证明“WL能做”不容易。回到本世纪初2003年，CFHTLS 要测量WL，对着150 deg^2的天空狂扫了5年。快进到08年末09年初，盯着最终数据看了半天，充满了测量误差。然后科学家们重新组队，这次叫CFHTLenS（上海师大Fu Liping老师是其中一员），把以前的数据分析程序大都扔了，从头开始写了一套新的。又过了3年，CFHTLenS的小伙伴们终于用同样的数据但是崭新的程序测到了WL，发了一堆paper，开心开心！而且他们还很好人地把数据全都放到网上让人随意蹂躏（同一组人后来又扫了700 deg^2的天空，2016年发布了数据RCSLenS，但介于和CFHTLenS相似，不再详述）。类似CFHTLenS的项目还有CS82，但是数据不公开（不过貌似国台和北大是参与者？）。

目前正在进行的两个上千deg^2的大项目是欧美合作的Dar Energy Survey（DES）和日本NAOJ＋美国普林斯顿的Hyper Suprime-Cam（HSC）。前者扫的面积大但是比较浅，后者面积小但很深。DES已经用130多deg^2 的性能测试数据出了一系列paper，HSC目前还没有什么动静（醒一醒！）。他们算是为未来的巨大项目做准备的中型项目。很多人员都是和Euclid，WFIRST，LSST重叠的。

想提下CMB lensing。最初大家都懒得理这个话题，因为觉得一时半会儿测不到啥玩意儿。但是到2011/12年的样子，就有几个组连续测到了CMB lensing（ACT：http://arxiv.org/abs/1103.2124，SPT：http://arxiv.org/abs/1202.0546， Planck：https://arxiv.org/abs/1303.5077），到2015年Planck第二次发CMB lensing的数据，已经是40σ了。让人刮目相看！

同时也想提一下21cm社区说要做WL说很多年了包括SKA，CHIME，LOFAR…等。他们想用intensity mapping来弄。但是暂时没有成果出来（前景尘埃污染太严重）。以后他们弄出来了再来补充。（国台在做的天籁项目，感觉是和CHIME类似的，不是很确定是否也要做WL？）

展望未来，近十年地面和天空都有项目并已经拿到钱要弄了。以下是答主做的不完全列表，包括galaxy lensing和CMB lensing：

其中Euclid、LSST、AdvACT都是要扫半片天空的巨大巡天。数据出来肯定震撼全人类。CMB社区正在讨论弄一个地面的CMB-S4，和AdvACT一样也是扫半天，但是更高解析度（具体的数值还没有定下来）——他们想做lensing其实是为了给primodial B-mode（宇宙初始引力波） de-lens，是把我们宝贵的WL当作噪音来去掉的（桑心）！所以总觉得差不多就行。现在要靠CMB界小部分对WL本身有兴趣的人推他们去做更高的解析度。我们就拭目以待吧。

（2）理论
WL本身不需要太多理论，因为它就是3D的暗物质分布投射到2D平面上去。所以相关的暗物质分布的纯理论对于宇宙学其他方向（星团，BAO，RSD，星系分布等）都一样有用。现在的理论方向集中在小尺度上的暗物质分布的功率谱（small scale matter power spectrum），用Perturbation Theory和Effective Field Theory来解（请不要让我解释它们。。）。

专门给WL做的理论的研究小组，大都逃不脱要跑模拟的命运，因为纯写方程太难了。之前大部分人都跑只有暗物质的N-body模拟，现在有人开始慢慢把重子加进去，因为大家意识到重子对暗物质的分布也会产生影响。也有人开始加中微子进去，因为WL可以帮助探测中微子，几乎可以肯定地在未来十年能确定中微子的总质量。另外国台和北大有人在做非高斯分布统计方法（non-Gaussian statistics），来测量power spectrum测量不到的小结构的非线性物质结构。同学们，这个在未来会很！有！用！

而最紧要的理论，我认为是了解WL相关的各种systematics（google translator给我翻译是“系统学”？！靠墙罚站去！）。参照狐狸先生的回答，我想应该是他说的“测量偏差”。我列出几个比较严重的，必须马上学习的对象（有可能造成10%级别的偏差）：（1）photometric redshift （光测红移），（2）shear measurements（星系形状的测量，上海交大有人在做），（3）intrinsic alignments（星系内在的对称排列），（4）baryonice processes （重子对星系的影响），（5）covariance matrix estimation（协方差矩阵估计）。

（3）推荐review（2016/5/3补充）
比较简单易懂的：Hoekstra&Jain2008, Refregier2003
最新的：Kilbinger 2015
比较全面的：Schneider2005, Bartelmann2010
PPT：C. Heymans的四节课：1，2，3，4，Martin White 2004

正在看此贴的你，还在犹豫什么？赶快加入WL大家族，为了揭开暗能量之迷而奋斗吧！编辑于 2016-05-03首先给题主一些自我见解的comment。我本科科研都是在了解CMB（尤其是偏振）。我觉得你这个第一点说的不是十分恰当。weak lensing对CMB B-mode的影响集中在l~1000的尺度，而B-mode包含的主要宇宙学信息集中在l~100左右，所以实际上lensing构不成太大的污染。实际上比较重要的污染来自dust（参见arxiv:1409.5738及1502.00612）。

CMB研究现在大约大家主要关注点还是在polarization吧，其他的都已经玩的差不多了。而且比较多的是和其他观测手段做cross analysis。

国内大尺度方面我比较了解的不多。清华的Charling Tao（前老板）的组做的比较杂，从AGN到BAO到超新星都有，以前也有做weak lensing的不过现在不多了；北大的范祖辉老师的组全部都在做weak lensing，是国内做的比较不错的组。

再详细的我也还在学习_(:зゝ∠)_。新的老板做的工作也和weak lensing有关。他们刚完成的工作是利用CFHTLens得到的weak lensing数据跟Planck拿到的SZ数据做cross，来追踪暗物质晕里面那部分‘丢失的重子’的分布（见1310.5721）

我只说这些我目前知道的部分，希望有更多的前辈来发表见解。编辑于 2016-01-02我觉得提问的朋友自己似乎有些混乱, 回答的虽然都挺好的但是,还是有些乱.
weak lensing是一个比较大的概括的方向, 提问者似乎关注的是cmb  lensing的问题,和传统上的weak lensing 还是不太一样的. 还有有些回答也不是很确切,比如说" WL的初次观测是哈勃望远镜的COSMOS项目.... " 这个说法似乎不太妥当。

wl 一般是利用背景星系的微弱形变来估计前景天体的物质分布。一般可以从研究对象来说，前景天体可以是1）星系， 这个就是所谓的 galaxy-galaxy lensing； 2）星系团；3）宇宙大尺度结构（这个就是所谓的cosmic shear）， 此外还有提问者所谓的cmb lensing， 但和1，2，3点不太一样。（顺便一提，这3点都有很多年的研究历史了，不是09年才确认能够研究的）。此外这个分类方法也是比较笼统，还有一些更细致和小的方向。

这三点由于其强度和特性的区别，其研究方法也不太一样， 不好一概而论。
例如1） 星系背景源少，一般都是把很多星系叠加到一起来看星系的平均特性。 而2）星系团背景源多，是对单一星系团逐个研究的，这个有很多还结合了strong lensing 或x-ray 等其他方法。 而3）cosmic shear则需要大天区的survey来做统计，比如计算物质功率普。
CMB lensing 和21cm lensing 不太一样的地方是，它们的背景源不是星系而是 cmb 光子和21cm辐射。 它们也主要是为了计算大尺度功率普。此外lensing还是cmb 偏振的污染源，也是一个热门方向。
我觉得这个回答的都很笼统，可能会造成一些误导。 象 狐狸先生 所说的，最好还是到各个大学和天文台相关的老师聊一聊。
当然也可以读一些review的文章， 例如上面回答所列举的。发布于 2016-08-28也希望听听大神们简单的分析，没记错的话，David Weinberg12年写的关于dark energy probe里面貌似有weak lensing的一个章节。感觉要请Rachel Mandelbaum来说说， 她是这方面的大神。Ying Zu到Rachel组里后他最近的iHOD方法里面就结合了clustering和weak lensing的研究，不过主要是研究galaxy formation and evolution的，至于宇宙学方面，可能还要等更多的数据。发布于 2016-01-02