圖為“悟空”衛星工作530天得到的高精度宇宙射線電子能譜（紅色數據點），以及和美國費米衛星測量結果（藍點）、丁肇中先生領導的阿爾法磁譜儀的測量結果（綠點）的比較。中科院供圖

　　新華網北京11月30日電（王瑩） “悟空”衛星在軌運作的前530天共採集了約28億高能宇宙射線，其中包含約150萬25GeV以上的電子宇宙射線。基于這些數據科研人員成功獲取了目前國際上最精確的電子宇宙射線探測結果。

　　在中國科學院27日召開的新聞發布會上，我國暗物質粒子探測衛星“悟空號”首席科學家常進對外宣布了這一重大消息。對于公眾普遍關心的暗物質探測話題，這一發現意味著什麼？

　　根據人們已知的物理規律，來自宇宙空間的粒子能譜（能譜指的是粒子數目隨能量的變化情況）有其特定的分布，一般是隨著能量升高其數目逐漸下降。如果能譜出現異常，便意味著可能有新的物理原因。根據目前理論物理學家的推測，如果暗物質粒子相互碰撞並湮滅，將産生高能電子。那麼到空間去精確地探測高能電子能譜，就可以發現暗物質存在的蛛絲馬跡。“悟空”的核心使命就是在宇宙線和伽馬射線輻射中尋找暗物質粒子存在的證據，並進行天體物理研究。

　　據常進介紹，與目前國際上其他暗物質空間探測設備如AMS-02、 Fermi-LAT相比，“悟空”衛星的電子宇宙射線的能量測量范圍有顯著提高，拓展了我們觀察宇宙的窗口。

　　記者了解到，“悟空”衛星採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方法，實現了對高能（5 GeV-10TeV）電子、伽馬射線的“經濟適用型”觀測。“1GeV=10億電子伏特，1TeV=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。‘悟空’衛星在‘高能電子、伽馬射線的能量測量準確度’以及‘區分不同種類粒子的本領’這兩項關鍵技術指標方面世界領先，尤其適合尋找暗物質粒子湮滅過程産生的一些非常尖銳的能譜信號。”常進告訴記者。

　　不僅探測的能量范圍有了顯著提高，“悟空”衛星測量到的TeV電子的“純凈”程度最高，也就是其中混入的質子數量最少，能譜的準確性高。

　　在這樣的“高段位、高配置”之下，經過530天的觀測積累，“悟空”首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在~1 TeV處的拐折，該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，其精確的下降行為對于判定部分（能量低于1 TeV）電子宇宙射線是否來自于暗物質起著關鍵性作用。此外，“悟空”衛星的數據初步顯示在~1.4 TeV處存在能譜精細結構。

　　這是否意味著已經發現了暗物質？對此，常進指出：目前的這個探測結果還不能確認我們已經發現暗物質。目前“悟空”衛星運作狀態良好，正持續收集數據，一旦在~1.4 TeV處存在的能譜精細結構得以確證，將是粒子物理或天體物理領域的開創性發現。

　　據悉，這一重大成果已于2017年11月30日(北京時間)在Nature雜志線上發表。常進告訴記者，再經過一年多時間的持續觀測和數據積累，有望于明年年底發布“悟空”的第二批科研成果。

圖為我國暗物質粒子探測衛星“悟空號”  中科院供圖

　　暗物質，我們如何才能找到你？

　　新華網 王瑩

　　當我們仰望星空時，除了太陽、月亮、星星外，感覺宇宙空蕩蕩的。然而這只是一種錯覺：

　　現代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、宇宙膨脹行為的研究表明：宇宙的密度由約4.9%的普通物質，26.8%暗物質和68.3%的暗能量組成。這是什麼概念？也就是説，我們能看到的普通物質在整個宇宙中只佔不到5%。剩下95.1%的宇宙組分，我們都看不到。由于看不到，科學家們姑且稱之為暗物質和暗能量。

　　這裏所説的“看不見”，不單單是説用我們的肉眼在可見光波段看不見，而是説不論探測什麼波段的電磁波，比如無線電、紅外線、紫外線、X射線等，都看不到它。也就是説，暗物質幾乎不發出任何波段的電磁輻射。

　　曾經有這樣一段話來形容暗物質：科學家們深信，有一種神秘的物質，它們就像幽靈一樣彌漫在我們每個人周圍，它可以輕易穿過每個人的身體而又不被人察覺。

　　如此神秘而又重要的存在，讓暗物質成為現代天文學和物理學的一大謎團。發現暗物質，成為重大科學前沿。暗物質帶來的問題也因此被認為是“籠罩在當前物理學天空中的烏雲”。

圖為我國暗物質粒子探測衛星“悟空號”  中科院供圖

　　那如何才能找到暗物質？由于暗物質既不發光，也不參與電磁作用，人們目前只能通過引力産生的效應感受到它的存在，但一直還沒有確鑿的證據説“這就是暗物質”。目前，世界上有很多科學團隊在試圖找到它。主要有三種方法：

　　第一種是利用粒子對撞設備，看能否在實驗中産生暗物質，這方面的代表是歐洲的大型強子對撞機。

　　第二種是在很深的地下挖個大坑，在坑底放上精密儀器來探測暗物質。到地下去的目的是為了遮罩空氣中宇宙射線的影響。位于中國四川南部地底深處的錦屏地下實驗室就是全球最深的暗物質探測實驗室，已于2010年投入使用。

　　第三種是在太空進行間接探測，比如多國合作的阿爾法磁譜儀項目，“阿爾法磁譜儀2”自2011年被送至國際空間站後已分析了410億個初級宇宙射線事件，結果顯示暗物質可能存在。中國2015年12月17日發射的暗物質探測衛星“悟空”，也是在太空展開的探測行為。

　　為什麼可以通過太空間接探測暗物質呢？原理是這樣的：

　　根據人們已知的物理規律，來自宇宙空間的粒子能譜（能譜指的是粒子數目隨能量的變化情況）有其特定的分布，一般是隨著能量升高其數目逐漸下降。如果能譜出現異常，便意味著可能有新的物理原因。根據目前理論物理學家的推測，如果暗物質粒子相互碰撞並湮滅，將可能産生高能電子。那麼到空間去精確地探測高能電子能譜，就有可能發現暗物質存在的蛛絲馬跡。“悟空”的核心使命就是在宇宙電子和伽馬射線輻射中尋找暗物質粒子存在的證據，並進行天體物理研究。

　　在中國科學院11月27日召開的新聞發布會上，我國暗物質粒子探測衛星“悟空號”首席科學家常進對外宣布：“悟空”衛星在軌運作的前530天共採集了約28億高能宇宙射線，其中包含約150萬25GeV以上的電子宇宙射線。基于這些數據科研人員成功獲取了目前國際上最精確的電子宇宙射線探測結果。該成果于2017年11月30日(北京時間)在Nature雜志線上發表。

　　與之前結果相比：

　　(1) “悟空”衛星的電子宇宙射線的能量測量范圍比起國外的空間探測設備（AMS-02, Fermi-LAT）有顯著提高，拓展了我們觀察宇宙的窗口。

　　(2) “悟空”衛星測量到的TeV電子的“純凈”程度最高（也就是其中混入的質子數量最少），能譜的準確性高。

　　(3) “悟空”衛星首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在~1 TeV處的拐折，該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，其精確的下降行為對于判定部分（能量低于1 TeV）電子宇宙射線是否來自于暗物質起著關鍵性作用。

　　此外，“悟空”衛星的數據初步顯示在~1.4 TeV處存在能譜精細結構。目前“悟空”衛星運作狀態良好，正持續收集數據，一旦該精細結構得以確證，將是粒子物理或天體物理領域的開創性發現。

　　——關于“悟空”

　　“悟空”衛星是中國科學院空間科學戰略先導專項的首發星，它最早由紫金山天文臺的常進研究員于2005年提出，在原中國科學院基礎局、科技部的支援下研制了原理樣機。2011年12月21日該項目被正式列入中國科學院戰略先導專項-空間科學專項，常進研究員擔任衛星的首席科學家。該衛星的探測器由紫金山天文臺、中國科學技術大學、近代物理研究所、高能物理研究所與國家空間科學中心聯合研制。瑞士的日內瓦大學、意大利國家核物理研究院也參與了硅子探測器的研發。衛星平臺由中科院微小衛星研究院研發，地面科學應用係統由紫金山天文臺負責建設。

　　“悟空”衛星于2015年12月17日發射成功，是中國的首顆天文衛星。該衛星的數據分析工作獲得國家重點研發計劃、科技部973青年科學家專題項目、國家自然科學基金委員會-中國科學院空間科學衛星聯合基金、國家自然科學基金委傑出青年基金、國家自然科學基金委優秀青年基金、中國科學院“百人計劃”等項目的大力支援，由紫金山天文臺組織協調。

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【糾錯】

責任編輯： 王瑩