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“悟空”為什麼“能”?——首批科學成果的三宗“最”
2017-11-30 02:23:02 來源: 新華網
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  “悟空”首席科學家、中科院紫金山天文臺副臺長常進在中國科學院發布暗物質粒子探測衛星首批科學成果(11月27日攝)。新華社記者 金立旺 攝

  新華社北京11月30日電 題:“悟空”為什麼“能”?——首批科學成果的三宗“最”

  新華社記者陳芳、王玨玢、蔣芳

  中國暗物質粒子探測衛星“悟空”于北京時間30日正式公布首批重要科學成果。這只來自中國的“頑猴”出手不凡,僅兩年的觀測結果就發現了前所未有的現象,或有望揭開暗物質的神秘面紗。

  “悟空”究竟“能”在哪?此次發現是否合乎當初的科研目標?有可能取得的成果將會是何種級別……暗物質衛星科研團隊為公眾分析首批科學成果的三宗“最”。

  最“經濟適用”的衛星

  花費小、本領大,看得清、測得準。談到2015年底發射的暗物質衛星“悟空”,專家一致給予“性價比”很高的評價。

  天文學家發現,銀河係外圍恒星圍繞銀河係中心旋轉的速度“太快”,因此,在銀河係中除了可見物質之外,一定還有其他看不見的物質,他們合在一起的引力“拉著”這些天體,使其不至于由于速度過高而飛離銀河係。為此所做的計算表明,這些看不見的物質總量是普通物質的5倍以上,它們就是“暗物質”。

  “悟空”在太空中的任務,就是通過間接方法,捕捉暗物質湮滅、衰變的蛛絲馬跡。在這一方面,造價數億至數十億美元的費米衛星、阿爾法磁譜儀目標類似,但“悟空”項目耗資不到1億美元,堪稱“經濟適用”的典范。

  雖然花錢少,但本領一點不打折。衛星首席科學家常進介紹,“悟空”在同類設備中擁有工作能段最高、能量分辨率最高、粒子鑒別本領最強3項“絕技”。

  “‘悟空’具有百萬選一不出錯、同時看100萬倍能量范圍的能力。説‘火眼金睛’一點也不為過。”常進説。

  搭載暗物質粒子探測衛星的長徵二號丁運載火箭升空(2015年12月17日攝)。新華社記者 金立旺 攝

  最“意外”的發現

  “悟空”降妖伏魔,源于兩次“意外”。

  1997年,美國宇航局在南極開展南極長周期氣球項目ATIC,主要目標是觀測高能宇宙射線,電子、伽馬射線本不在觀測之列。

  “這是個機會!”常進意識到,美國選擇的南極,是地球上觀測高能電子獨一無二的窗口。他一遍遍給南極項目負責人發郵件,闡述自己的觀測構想。

  經過一年多驗算、證明,這一最初被認為“瘋狂”的計劃最終得到支持。此後7年,常進3次參與南極觀測,在3000多萬個宇宙線粒子裏成功找到210個超出正常能譜的高能電子。2008年,以常進為第一作者的論文在《自然》雜志發表。在文中,常進論述了電子“超出”可能來自暗物質湮滅,“搭便車”的研究最終獲得了國際矚目的成就。

  第二次“意外”出現在“悟空”上天後。衛星科學應用係統副總師范一中説,本來所有的注意力都放在以前實驗結果中的“超出”能段,誰也沒想到,在更高的1.4TeV能量處,會再發現異于正常能譜的“奇異”電子。

  “這可能會是‘悟空號’最重要的發現。科學就是這樣,無心插柳、種瓜得豆,你永遠不知道下一秒會有什麼驚喜。”范一中説。

  最令人期待的成果

  “從未預想的成果”“激動人心的發現”……對于此次公布的“悟空”成果,《自然》中國區總監印格致毫不吝惜地給予了極高評價。

  雖然目前積累的粒子數量還不足以確證“發現”,“悟空”在1.4TeV處捕捉的“奇異”電子,依然引起了物理學者的強烈關注。

  2013年,歐洲核子中心確認發現被譽為“上帝粒子”的希格斯玻色子。物理學標準模型61種基本粒子的最後一塊拼圖歸位。但這並不是宇宙的最終答案。功德圓滿的模型如果不能突破,也意味著對宇宙新知的探索即將步入一片沙漠。

  范一中説,1.4TeV能量處的“奇異”電子信號如果得到確認,將超出常規天文模型的解釋范疇,要麼來自暗物質湮滅,要麼來自宇宙中某種奇特的“新型加速器”。

  “現在看來,最有可能的解釋是來源于暗物質。”中科院院士吳岳良説。

  “粒子物理領域已經進入下半場,希望‘悟空’能夠得分。按照目前的進度,我們的第二批科學成果預計將在明年底發表。”常進説。

 

 

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【糾錯】 責任編輯: 陳聽雨
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