11月30日，中國科學衛(wèi)星系列首發(fā)星??暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”衛(wèi)星在軌運行前530天采集的數(shù)據(jù)在Nature雜志發(fā)表。“悟空”有充分數(shù)據(jù)證實，在太空中測量到了電子宇宙射線的一處異常波動。這一波動此前從未被觀測到，意味著中國科學家取得一項開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，且有可能與暗物質(zhì)相關(guān)。
宇宙中暗物質(zhì)比普通物質(zhì)多5倍
宇宙中有著沉默的大多數(shù)??暗物質(zhì)和暗能量。天文觀測表明暗物質(zhì)比人類目前熟悉的普通物質(zhì)要多5倍，其物理本質(zhì)是目前國際上粒子物理和天體物理領(lǐng)域的最重大問題之一。
20世紀30年代，世界各國科學家就開始對暗物質(zhì)的探索，其存在已獲大量天文觀測和理論研究的支持，但其不屬于粒子物理標準模型中的已知物質(zhì)，因此理解暗物質(zhì)屬性是當代物理學面臨的一大挑戰(zhàn)，它也被比作“籠罩在21世紀物理學天空中的烏云”。
2019年12月17日，中國科學衛(wèi)星系列首發(fā)星??暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”成功發(fā)射升空，它的任務就是用“火眼金睛”幫助科學家尋找神秘的暗物質(zhì)。
“悟空號”升天以來，它在前530天共采集了約28億例高能宇宙射線，其中包含約150萬例25GeV以上的電子宇宙射線�；谶@些數(shù)據(jù)科研人員成功獲取了目前國際上精度最高的TeV電子宇宙射線探測結(jié)果。
暗物質(zhì)衛(wèi)星工程首席科學家常進介紹，電子宇宙射線的正常能譜變化應該是一條平滑曲線，但根據(jù)“悟空”的觀測數(shù)據(jù)，在1.4萬億電子伏特（TeV）的超高能譜段突然出現(xiàn)劇烈波動，呈現(xiàn)一個“尖峰”。這表明，此處必然有一個全新的物理現(xiàn)象。
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中國科學院院士白春禮表示，“悟空”衛(wèi)星這次探測成果，基本可以確定拐折的存在，至于精細結(jié)構(gòu)，等再過一年，搜集更多的數(shù)據(jù)后，仔細分析它的屬性，屆時或許會帶來物理理論框架上的創(chuàng)新。
“坦誠地說，去年4、5月份常進老師的電腦屏幕上展現(xiàn)出相關(guān)跡象的時候，我們是既激動，又擔心。激動的是出現(xiàn)了重大發(fā)現(xiàn)的苗頭，擔心的是這個跡象是不是由于我們能量測得不準。在那之后的一年里，紫臺和中科大投入了大量的人力核查，幾乎每個周末中科大的張云龍博士都要帶隊去紫金山天文臺進行深入討論。我們最后確信能量測量結(jié)果是可靠的�，F(xiàn)在我們除了深入發(fā)展分析的方法，就是等待悟空號收集更多的數(shù)據(jù)�！卑滴镔|(zhì)衛(wèi)星科學應用系統(tǒng)副總師范一中談到這個精細結(jié)構(gòu)時，聲音都提高了。
暗物質(zhì)對人類的生活有什么意義？“我無法告訴你暗物質(zhì)有什么意義，但科學上的每一次進步都會改變?nèi)祟惿�。量子力學發(fā)現(xiàn)時，沒人知道會對人類生活產(chǎn)生什么影響，但現(xiàn)在每天的生活，玩手機、看電視這些活動都離不開100年前量子力學和相對論的發(fā)現(xiàn)。”常進說。
■ 揭秘
火眼金睛的“悟空”衛(wèi)星好用、經(jīng)濟
帶著揭秘“暗物質(zhì)”任務的“悟空號”衛(wèi)星，采用了中國科學院紫金山天文臺研究人員自主提出的分辨粒子種類的新探測技術(shù)方法，能實現(xiàn)對高能（5 GeV-10 TeV）電子、伽馬射線的“經(jīng)濟適用型”觀測。
“來自宇宙空間的粒子能譜根據(jù)我們已知的物理規(guī)律有其特定的分布，其分布規(guī)律是逐漸下降的。如果出現(xiàn)異常，必然有著新的物理原因。根據(jù)目前理論物理學家的解釋，如果暗物質(zhì)粒子相互碰撞并湮滅，將可能轉(zhuǎn)換為高能電子。那么到空間去精確地探測高能電子能譜，就可能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)存在的蛛絲馬跡�！蚩仗枴闇蔬@個方向�！敝袊茖W院院士白春禮表示。
1 看得清
“悟空”衛(wèi)星觀測能段范圍在5 GeV-10 TeV，這是什么概念？1 GeV等于10億電子伏特，1TeV等于1萬億電子伏特，人類眼睛最敏感的可見光的能量約為2電子伏特。相比于國外的空間探測設(shè)備，如美國宇航局費米太空望遠鏡的大面積相機，“悟空號”是目前世界上觀測能段范圍最寬的。
2 找得準
“悟空”衛(wèi)星的動態(tài)范圍達到100萬倍。常進打了一個比方解釋了100萬倍，大能看到身高2米的人，小能看清他體內(nèi)每一個血小板。此外，“悟空”累計探測超過35億個高能宇宙射線，從中搜尋到100多個“奇異”電子，精準度相當于“在上千萬人口的城市里找到特定的一個人”。
3 經(jīng)濟型
加持這些優(yōu)點的“悟空號”還是一名“經(jīng)濟型”選手。據(jù)介紹，“悟空”衛(wèi)星的檢測成本是費米Fermi-LAT的七分之一，是阿爾法磁譜儀AMS-02的二十分之一。
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