暗物质探测卫星“悟空”核心BGO晶体长600mm 创世界纪录


 发布时间:2020-11-28 19:34:03

”中科院院长白春礼说,如果后续研究证实这一发现与暗物质相关,将是一项具有划时代意义的科学成果,即便与暗物质无关,也可能带来对现有科学理论的突破。探问宇宙之谜的火炬,传承到新时代的中国人手中。从“东方红一号”到“悟空”,从茫茫深海到浩渺太空,“中国梦”正承载起更多为全人类探寻未知、

“如果暗物质湮灭产生电子、伽马射线,那么它们的能量不能超过暗物质的质量。因此在暗物质质量以上的能段,电子或伽马射线的流量会突然减少,在能谱上表现为尖锐的拐折。现在‘悟空’的确在电子宇宙射线能谱中发现了一个拐折,尽管其最终物理起源还需要深入研究。”范一中解释说。这是“悟空”首次探测到的一个非常尖锐的能谱结构。初步数据显示,宇宙射线高能电子约在1.4TeV(万亿电子伏特)附近呈现出尖锐的结构,可能与暗物质粒子湮灭有关。

研究人员准确分析目标粒子,首先要剔除99%以上的质子等本底信息。此外,粒子与能量信号并非一一对应。入射的粒子由于发生簇射反映,可能在探测器里留下几百、乃至几千路信号。要把这成百上千路信号综合在一起,才能大致还原出目标粒子的电荷、运动方向等基本信息。“粒子特征不一样,适用的方法也不一样。为提高准确率,科研人员一直在不断修正标定和重建的模板,到现在总共修改了4600多次。最复杂的一次,我们汇总了7万多路信号才还原出1个粒子信息。

此外,引力透镜的一些发现也支持着暗物质假说的成立。和光线通过玻璃透镜会偏转一样,宇宙线在通过大质量的物质周围时也会发生偏转。科学家们在研究子弹头星系团时发现,主要导致光线发生偏转的地方并没有看得见的物质存在,这说明,有一种我们所看不到的暗物质存在。此外,对暗物质的假设还立足于对宇宙微波背景以及Ia型超新星的观测等。用什么方式找目前主要通过散射实验、湮灭实验以及产生实验这三种方式寻找暗物质的过程对科学家们来说,就像是和幽灵捉迷藏。

暗物质粒子探测卫星“悟空”是我国空间科学卫星系列的首发星,于12月17日成功发射升空,其数据接收任务由中科院遥感地球所负责承担。在实施卫星接收任务前,地面站运行和工程技术人员进行了大量的技术试验和操作演练,在各个环节都制定了详细的运行规程和应急预案,以确保首发数据圆满成功。中科院遥感地球所负责中科院空间科学战略性先导科技专项地面接收分系统建设工作,已经形成我国南-北-西的近地空间科学卫星接收站网,从而实现近地轨道空间科学卫星数据的接收、记录和传输,支撑空间科学研究的顺利开展。2016年起,地面站还将陆续承担我国量子科学实验卫星、“实践十号”返回式科学试验卫星、硬X射线调制望远镜卫星等后续空间科学卫星,以及中法合作SVOM卫星的数据接收任务。(记者吴晶晶)。

经过530天在轨运行观测积累,“悟空”首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在1TeV处的“拐折”及在1.4TeV处的“尖峰”。《自然》审稿人、一位国际知名理论物理学家评价称:“现有的物理模型无法解释‘悟空’的最新发现。”中国科学院院士、中国科学院理论物理研究所所长吴岳良认为,从目前数据分析来看,产生“奇异”电子信号的来源很可能是暗物质湮灭。如果进一步证实这种观点,人们就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量和湮灭率。

正电子分率最高点出现在275±32 GeV(1GeV为十亿电子伏特)能量级处,随后更高能量的正电子分率出现下降。参与该项目的中山大学教授何振辉表示,此后正电子分率是缓慢下降还是快速断崖式下降尚有待更多的观测研究。据了解,观测过程中多出的正电子分率在百分之三的误差范围内是各向同性的,强烈显示高能量的正电子可能不是来自某些特定的方向。何振辉进一步解释说,关于正电子的来源,有两种观点,一则认为来源于高密度的脉冲星,一则认为来源于暗物质,根据目前观测到的结果,除非脉冲星在宇宙间是平均分布的,否则这些正电子更可能是来源于暗物质。

“就好比在有上千万人口的城市里找到特定的一个人,既要快,又要准。”常进说。目前国际上知名的相关研究项目有美国费米卫星,日本量能器型电子望远镜,以及著名物理学家丁肇中主持的阿尔法磁谱仪等。“悟空”科学应用系统副总师范一中说,相比同类设备,“悟空”显著提高了电子能量观测的上限,得到的电子样本“纯净”程度也最高,这是中国科研人员自主提出的新探测技术,实现了对高能电子、伽马射线的“经济实用型”观测。香港大学物理系副教授苏萌说,关键性的“拐折”由“悟空”首次测量出来,说明中国的暗物质卫星测量水平具有非常独到的优势。

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