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與“悟空”同窺宇宙物質之奧秘

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11月30日,中國暗物質粒子探測衛星“悟空”的首批重要科學成果正式發布。中國暗物質粒子探測衛星首席科學家常進在“暗物質粒子探測衛星‘悟空’首批重大科學成果報告會”結束後接受新華網採訪。
精彩觀點
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常進

“悟空”上天帶來了什麼?

“悟空”上天帶來了什麼?
http://vod.xinhuanet.com/v/vod.html?vid=467867
在太空遨遊不到兩年,“悟空”發回的粒子數據就夠每個中國人“分配”到2個了。11月30日,中國暗物質粒子探測衛星“悟空”的首批重要科學成果正式發布,“悟空”利用“火眼金睛”探測到高能宇宙粒子28億多個(截至投稿時),其中1.4TeV能量處的電子找到約100個,此外還繪出了國際上最精確的高能電子宇宙射線能譜。
“暗物質”被稱為遊離于人類認知之外的世紀之謎,它對自然界中人們所熟知的電磁力和核力擁有免疫力,以至于它可以像幽靈一樣穿過人們的身體乃至地球而不留下痕跡。暗物質粒子本質的研究將帶來物理學革命性的突破。
2015年12月17日,中國暗物質粒子探測衛星首席科學家常進與自己的研發團隊送別“悟空”,這顆暗物質粒子探測衛星正是中國科學家首次在太空中放置的高能粒子望遠鏡。 “這次我們公布的首批重大成果中,最令人興奮的一項發現是在1.4萬億電子伏特能量處,發現了一簇明顯高于平滑能譜結構的高能電子。這樣的高能電子源,已經突破了常規物理模型可以解釋的范圍,需要用非常奇特的天體源來解釋,也可能是暗物質湮滅留下的證據。”常進介紹。
常進表示:“也許我們的研究成果能夠鼓舞年輕人進行空間科學的研究,這就是我的夢想,或者説達到目的了。這是個純粹基礎的研究,根本無法估計探測到暗物質會對社會産生什麼影響,社會會創造什麼進步,它是基礎科學。但是可以判斷的一點是基礎科學肯定會帶動應用科學的進步,帶動技術的進步,這是肯定的。”
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常進

“悟空”“捉妖”本領有多強?

“悟空”“捉妖”本領有多強?
http://vod.xinhuanet.com/v/vod.html?vid=467871
暗物質衛星“悟空”的長寬高只有1.5米、1.5米、1.2米,比一張辦公桌大不了多少。身量不大的“悟空”卻有一身“踏破淩霄、撥雲見日”的好本領,被專家們一致譽為“性價比極高”,是“花小錢辦大事”。據悉,“悟空”整個項目總經費大約1.2億美元,但是它的很多關鍵性能卻要超過花費昂貴得多的國外同類探測衛星或裝置,做到這一點很難。通過對探測器的獨特設計,常進成功地實現了這一點。與國際上同類型設備相比,現在的“悟空”身負絕活:工作能段高、能量分辨率高、鑒別粒子本領強。
“悟空”採用了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(5GeV-10TeV)電子、伽馬射線的“經濟適用型”觀測。通俗點説,人類眼睛最敏感的可見光的能量約為2電子伏特,“悟空”火眼金睛的探測能力則相當于人眼的數萬億倍。相對于國外主要的空間暗物質探測設備而言,“悟空”的能量探測范圍提升了近5倍,開辟了萬億電子伏特以上的全新探測窗口。
進入太空後,“悟空”每天在500公里太陽同步軌道上繞地球飛行15圈,每當飛越中國上空,便將探測數據傳向地面。談及“悟空”的“捉妖”本領,“師傅”常進如數家珍:“悟空”漫步太空的前530天,平均每秒捕捉60個高能粒子,平均每天捕捉錄500萬個高能粒子,“捉妖”技術在世界領先。
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常進

“悟空”捕捉暗物質幽靈是什麼原理呢?

“悟空”捕捉暗物質幽靈是什麼原理呢?
http://vod.xinhuanet.com/v/vod.html?vid=467866
世界上暗物質探測通行的方法主要有地下直接探測、對撞機探測和空間間接探測三種。“悟空”採取的是空間間接探測,希望捕捉到暗物質在空間湮滅、衰變産生的高能粒子信號。“衛星的設計壽命是三年,從目前的狀態看,‘悟空’的壽命將會大大超過這個設定。這是個好消息,意味著它將給我們帶來更多數據,更多驚喜。”常進介紹。
“悟空”的“取經”使命尚未完成。“再過1至3年,預期它在我們最為期待的1.4萬億電子伏特能量處觀測電子數將積累到150-200個,那時結論會更確定。無論這些電子來源于哪裏,都將是粒子物理或天體物理領域的嶄新發現。”常進説。
而一旦國際科學界進一步研究確認其暗物質起源,人類就可以根據“悟空”的探測結果獲知暗物質粒子的品質、湮滅率,以及太陽係附近的暗物質團塊分布特徵,這些都是前人無法想像的成就。100年後,也許人類子孫後代的日常生活都離不開對暗物質性質的發掘和利用。
常進
中國暗物質粒子探測衛星首席科學家、中科院紫金山天文臺副臺長
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