中科院正研制暗物质粒子探测等5颗科学卫星


 发布时间:2020-11-24 14:47:29

中新网客户端北京11月30日电(记者张素)北京时间30日,国际权威学术期刊《自然》在线发表了中国首颗暗物质探测卫星“悟空”的首批成果:发现太空中的反常电子信号。“悟空”首席科学家、中国科学院紫金山天文台副台长常进说,电子宇宙射线的正常能谱变化应是一条平滑曲线。根据“悟空”积累的观

这是“熊猫计划”继2016年7月发布580公斤级探测仪的首个探测结果后,第二次发布国际最灵敏暗物质探测结果。在过去的一年里,通过对该探测仪进一步降低噪音和长时间的运行,使对暗物质和普通物质相互作用的探测灵敏度提高了4倍多。暗物质是宇宙中不参与“电磁”和“强”相互作用的全新未知物质,是普通物质的五倍多。揭开暗物质微观粒子本质是21世纪物理与天文学最重要的科学目标之一。上海交大主导的“熊猫计划”在2014年完成120公斤级“熊猫一期”探测仪的基础上,自主研制了580公斤的“二期”探测仪。

中新社北京3月17日电 (记者 张素)中国暗物质粒子探测卫星“悟空”17日正式交付用户。记者在交付仪式上获悉,“悟空”至今已在轨飞行92天,共探测到4.6亿个高能粒子。“卫星已完成三分之二天区的扫描。目前正在紧张进行数据分析,预计年底将公布首批科学成果。”中国暗物质粒子探测卫星首席科学家常进说。2015年12月17日,“悟空”成功发射并进入预定轨道。据悉,自12月20日接收到第一帧数传数据以来,卫星地面支撑系统累计接收数据494轨,累计接收原始数据文件约2.4TB,生成科学数据产品41类,总计110606个,数据产品总量约5.5TB,全部科学数据产品正确、完备。

北京时间8月8日凌晨,在美国俄亥俄州哥伦布市举办的2017年度国际高能粒子天体物理大会(TeVPA 2017)上,上海交通大学鸿文讲席教授、“熊猫计划”(PandaX)项目负责人季向东博士宣布了“熊猫计划”项目合作组最新暗物质探测实验结果:该项目在高达54吨/天的国际最大曝光量下,得到了暗物质与核子的碰撞截面小于6×10-47平方厘米的限制,再次刷新了对暗物质粒子性质限制的世界纪录。这是“熊猫计划”继2016年7月发布580公斤级探测仪的首个探测结果后,第二次发布国际最灵敏暗物质探测结果。

成百上千名科学家参与了“悟空”的研制。最大的挑战是提高探测器的粒子鉴别能力,就像在一个2000万人口的城市中准确找出20个人。另一挑战是要让探测器的动态范围达到100万倍,这就好比要让一个人的眼睛既能看到一名两米高的篮球运动员,同时还能看清他身上只有两微米的最小细胞。2015年12月17日“悟空”发射成功时,有人哭,有人笑。常进却在担心,如果不出科研成果,这还是一颗失败的卫星。几个月后,当他第一次看到自己的团队根据卫星探测数据绘制出伽马射线天图时,眼泪止不住地流,因为这张图表明卫星是成功的,没有辜负那么多人的心血。

中国科学家在暗物质研究上逐渐走到了舞台中央悟空号“取经”记著名科幻作家艾萨克·阿西莫夫曾经说过:在科学探索中,听到最激动人心的话,不是“尤里卡,我找到了”,而是“嗯……这挺奇怪!”恰是在最重要的新发现之前所出现的那一句。眼下悟空号的“取经”之旅,似乎就是这样。截至目前,包括科学家在内的人类,尚未搞清楚悟空号带回的首批成果究竟代表着什么,我们唯一知道的是:这些结果是“出乎意料之外的”,是“人类此前从未看到过的”。

迄今的研究和分析表明,暗物质在宇宙中所占的份额远远超过目前人类可以看到的物质,通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。暗物质涉及宇宙产生和演化的一些最基本问题。“与百年之前相对论和量子力学即将诞生时类似,现在人类对物质世界的认识又一次处在了十字路口。毫不夸张说,找到并研究暗物质,将是继哥白尼日心说、牛顿万有引力定律、爱因斯坦相对论以及量子力学之后,人们认识宇宙的又一次重大飞跃。”清华大学工程物理系副教授岳骞说。

独家披露:我国“悟空”号卫星突然“失明” 19小时天地大营救上演在我国南京紫金山天文台,就有一支暗物质探测团队——“悟空”号团队,通过中国的“悟空”号暗物质粒子探测卫星,搜索宇宙中的暗物质。但在上个月底,他们遭遇到了“悟空”号卫星出现的一场意外状况。“悟空”出状况 团队紧急“抢救”这天,本该是休息日,“悟空”号团队的办公室里却挤满了人。打断大家休假计划的原因是,“悟空”号接收到的数据量突然锐减,也就是它用来寻找暗物质的火眼金睛,几乎失明了!“悟空”号首席科学家 常进:有一边不行,一边都是零。

伍健解释,翻译数据的过程主要可划分为两步,第一步称为标定。标定要把二进制电子信号统一转换成能量。简单来讲,能量是一种更为“通用”的科学语言,有了它,科研人员就能继续进行下一步数据分析。掌握了入射离子的能量数据,第二步才是对“翻译”最大的挑战:数据重建。“有了能量信息不代表获知了粒子的真实情况,难题才刚刚开始。”伍健说,数据重建可以用两个词来形容:“大海捞针”“盲人摸象”。“悟空”每天传送回500万个粒子信息,其中只有0.1%是有用的电子,目标光子的数量还要更少。

挑战不可能,这个重任落在了29岁的李翔身上。李翔毕业于中国科技大学少年班学院,2011年加入到“悟空”号团队。“悟空”数据机房,是李翔每天必到的地方。他告诉记者,早晨起来第一件事不是洗脸刷牙,而是先习惯性地拿起手机,检查APP上显示的机房温度。如果机房持续高温,记录悟空采集数据的硬盘很可能被损毁。只要这里温度超过30度,团队的四个年轻人就会轮流接到报警电话。“悟空”号科研团队成员 李翔:放一下报警铃声, 跟其它声音区别开来,就单独为这个号码设这个声音,几乎不可能有人设这种声音做普通的手机铃声是吧。

鹿凤刚 韩五 赵细康

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