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“悟空”衛(wèi)星在暗物質(zhì)探測(cè)方面取得突破

2017-11-30 10:13:24 來(lái)源：人民網(wǎng)

人民網(wǎng)北京11月30日電（趙竹青）我國(guó)首顆暗物質(zhì)科學(xué)衛(wèi)星——“悟空”號(hào)在軌運(yùn)行近兩年,，成功獲取了目前國(guó)際上精度最高的電子宇宙射線探測(cè)結(jié)果。該結(jié)果或有助于增進(jìn)科學(xué)家對(duì)主宰宇宙的暗物質(zhì)的理解,。相關(guān)論文今日凌晨在著名學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志在線發(fā)表,。

最精確的觀測(cè) 或取得開(kāi)創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)

據(jù)科研人員介紹，“悟空”衛(wèi)星在軌運(yùn)行的前530天共采集了約28億高能宇宙射線,，包括150萬(wàn)高能電子,。基于這些數(shù)據(jù),，科研人員成功獲取了目前國(guó)際上精度最高的電子宇宙射線探測(cè)結(jié)果。

相比國(guó)外的空間探測(cè)設(shè)備,，如美國(guó)費(fèi)米衛(wèi)星等,，“悟空”不僅在能量測(cè)量范圍、能譜的準(zhǔn)確性等方面均有顯著提高,，更是首次直接測(cè)量到了電子宇宙射線能譜在1 TeV（能量單位）附近的拐折,。

暗物質(zhì)衛(wèi)星首席科學(xué)家常進(jìn)表示，“該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力,，對(duì)于判定部分電子宇宙射線是否來(lái)自于暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用,。”

此次最引人矚目的發(fā)現(xiàn)是,，能譜的高能段出現(xiàn)了一組“異�,！睌�(shù)據(jù)，使能譜曲線在這里變得尖銳,。參與了“悟空”號(hào)結(jié)果分析的中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員范一中告訴記者,，“這預(yù)示著此處存在能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)。分析顯示,，這一結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的原因最有可能是暗物質(zhì),。不過(guò)還需要更多數(shù)據(jù)加以確定。”

“一旦該精細(xì)結(jié)構(gòu)得以確證,，將是粒子物理或天體物理領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性發(fā)現(xiàn),。”范一中表示,，目前“悟空”正以良好的狀態(tài)持續(xù)工作,，收集來(lái)自深空的更多數(shù)據(jù)。

火眼金睛為“看清”暗物質(zhì)而來(lái)

探索暗物質(zhì)的物理本質(zhì),，是目前國(guó)際上粒子物理和天體物理領(lǐng)域的最重大問(wèn)題之一,。

暗物質(zhì)是標(biāo)準(zhǔn)粒子物理模型無(wú)法解釋的物質(zhì)。天文觀測(cè)表明,，宇宙中的暗物質(zhì)比人類(lèi)目前熟悉的普通物質(zhì)要多5倍,。但是暗物質(zhì)不發(fā)光、相互作用弱,，因而很難直接研究,。

為此，科學(xué)家先后采用了加速器,、地下直接探測(cè),、空間間接探測(cè)等方式對(duì)暗物質(zhì)進(jìn)行“管中窺豹”。其中空間間接探測(cè)就是“悟空”所采用的方法,，它需要高能量分辨,、高空間分辨、高統(tǒng)計(jì)量,、低本底的高能粒子望遠(yuǎn)鏡,。

“悟空號(hào)”瞄準(zhǔn)這個(gè)方向，用中國(guó)科學(xué)家特有的設(shè)計(jì)方案和中國(guó)工程師獨(dú)特的探測(cè)器制造技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了國(guó)際上最精確和最高效的探測(cè),。經(jīng)過(guò)一年多的數(shù)據(jù)積累，終于有了重大發(fā)現(xiàn),。

“中國(guó)科學(xué)院,、中國(guó)科學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)在基礎(chǔ)科學(xué)前沿的投入和付出終于有了突破�,！卑状憾Y表示,，暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星的科學(xué)思想和探測(cè)技術(shù)來(lái)自于中科院紫金山天文臺(tái)常進(jìn)研究員，他20年來(lái)始終關(guān)注天體高能粒子的能譜,，并探索用最簡(jiǎn)潔和高效的辦法直接獲取能譜數(shù)據(jù),。

中國(guó)人正走向科學(xué)發(fā)現(xiàn)的舞臺(tái)中央

“也許在人類(lèi)科學(xué)發(fā)展的歷史上，大家會(huì)記住今天,。因?yàn)橹袊?guó)科學(xué)家已經(jīng)從自然科學(xué)前沿重大發(fā)現(xiàn)和理論的學(xué)習(xí)者,、繼承者、圍觀者，逐漸走到了舞臺(tái)中央,�,！敝袊�(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)白春禮說(shuō)。

自然科研中國(guó)區(qū)科學(xué)總監(jiān)印格致博士說(shuō),，“解答宇宙中最艱深的問(wèn)題不僅使我們成為偉大的詩(shī)人,，也會(huì)對(duì)我們的宇宙產(chǎn)生直接和積極的影響�,！�

他在評(píng)價(jià)此次成果時(shí)表示,，“該成果展示了中國(guó)技術(shù)實(shí)力發(fā)展的一個(gè)里程碑。這次研究中實(shí)現(xiàn)的測(cè)量所需的精湛技術(shù)是無(wú)與倫比的,，未來(lái)可能會(huì)幫助中國(guó)解決其他我們現(xiàn)在還想不到的技術(shù)挑戰(zhàn),。”

作為“大師兄”,，“悟空”衛(wèi)星是中國(guó)的首顆天文衛(wèi)星,，也是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)戰(zhàn)略先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)的首發(fā)星�,！笆濉逼陂g,，中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)部署了暗物質(zhì)衛(wèi)星、量子衛(wèi)星,、“實(shí)踐十號(hào)”和硬X射線衛(wèi)星等4個(gè)衛(wèi)星工程,，目前已取得一批重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證成果。

“未來(lái),，中國(guó)科學(xué)院對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)前沿還將繼續(xù)給予特別的關(guān)注,，支持和組織中國(guó)科學(xué)家向重大科學(xué)前沿問(wèn)題提出挑戰(zhàn)�,！卑状憾Y透露,，中科院將重點(diǎn)瞄準(zhǔn)引力波探測(cè),、宇宙起源和暗物質(zhì)等前沿課題,，繼續(xù)布局、研制和發(fā)射新的空間科學(xué)衛(wèi)星,。

圖：“悟空”衛(wèi)星工作530天得到的高精度宇宙射線電子能譜（紅色數(shù)據(jù)點(diǎn)）,，以及和美國(guó)費(fèi)米衛(wèi)星測(cè)量結(jié)果（藍(lán)點(diǎn)）、丁肇中先生領(lǐng)導(dǎo)的阿爾法磁譜儀的測(cè)量結(jié)果（綠點(diǎn)）的比較,。

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