科学家首次借中微子为地球“称重”


 发布时间:2020-11-25 04:22:32

“此次成果展示了中国技术实力发展的一个里程碑。”《自然》中国区科学总监印格致(EdGerstner)说,“悟空”的精湛技术将在未来帮助我们解决其他技术挑战。“中国科学家已经从自然科学前沿理论的学习者、继承者、围观者,逐渐走到了舞台中央。”白春礼说,包括“悟空”在内,中国科学院空间

——从找到暗物质探测的“钥匙”,到2015年底“悟空”发射成功,又是10年百折不挠的技术攻关。悟空团队骨干郭建华说还记得为卫星奔波的几年,常进带领大家不断攻关创新,找到了最经济适用的技术路线。对比来看,“悟空”的研制费用仅是美国FERMI望远镜和阿尔法磁谱仪的1/7和1/20。悟空团队骨干胡一鸣说:“他总是反复强调,我们是和世界上最厉害的一帮人竞争,我们比他们聪明?不可能。只有肯吃苦,比他们多花几倍的时间和精力,也许还有一点机会。

超过100位科学家将会对“悟空”收集到的数据进行研究。初步发现预计将会在发射6个月至1年后发布。过去,人类的探测卫星曾观测到暗物质的踪迹,但并未能直接探测到它,只是间接地在暗物质与可见物质之间的相互作用中发现过它。据信,宇宙的大约25.9%由暗物质构成,4.9%由普通物质构成,还有69.2%由未知的暗能量构成。中国在四川省建立了世界上埋藏最深的暗物质地下实验室。去年,中国对这个实验室进行了扩建。科学家们一直在这里就暗物质问题开展实验。

面向世界开放的基础研究平台据悉,中国锦屏地下实验室二期工程将包括4组共8个实验室及其辅助设施,总容积将达到12万立方米,能够容纳更多的深地科学领域实验项目同时开展,建成后将有望逐步发展成为国家级的面向世界开放的基础研究平台。什么样的科研项目能够进入锦屏地下实验室?这是清华大学副校长、锦屏地下实验室主任程建平目前已经开始考虑的问题。在程建平看来,首先必须是最重大、最前沿的研究课题,这是最为严格的判断标准;其次,研究项目所要求的实验空间也不能超出锦屏地下实验室的容纳限制。

“这是个机会!”常进意识到,美国选择的南极,是地球上观测高能电子独一无二的窗口。他一遍遍给南极项目负责人发邮件,阐述自己的观测构想。经过一年多验算、证明,这一最初被认为“疯狂”的计划最终得到支持。此后7年,常进3次参与南极观测,在3000多万个宇宙线粒子里成功找到210个超出正常能谱的高能电子。2008年,以常进为第一作者的论文在《自然》杂志发表。在文中,常进论述了电子“超出”可能来自暗物质湮灭,“搭便车”的研究最终获得了国际瞩目的成就。

西安交通大学叶凯教授及其团队与荷兰、美国、德国的20个科研机构,通过开发新的计算机算法和分析处理流程,分析并报道了在250个健康家庭的基因组中的所有类型变异,其中包括以前从未观测到的大量复杂型变异,即基因组中的“暗物质”。在鉴定出的190万个大型的基因组变异中,包括大片段DNA缺失,跳转DNA或者凭空出现的DNA大片段。这些变异也出现在基因组的重要功能区域,如编码关键蛋白质的编码区,从而使得产生的蛋白质的功能受到损害。

常进曾研制出小探测器,搭载长期停留大气层上空的气球,观测到高能谱段的“奇异现象”。他期待“悟空”在太空积累更多数据,一旦勾勒出的“伽马射线能谱”反映出与以往类似的谱线极段等特征,意味着获得暗物质粒子存在的强有力证据。斗战胜佛“看到‘悟空’这名字,‘天宫一号’肯定心情复杂。”有网友借用“孙猴子大闹天宫”的典故说。不过细读《西游记》可知,孙悟空的结局功德圆满,获封“斗战胜佛”,也就是“最高的悟道者”。在科学家们看来,发射“悟空”及空间科学先导专项系列卫星并不是要与其他进行空间探索的国家“争霸”,而是源于高技术发展和经济转型的内在动力。

12月17日,“悟空”搭乘长征二号丁型火箭顺利升空,进入高约500千米的太阳同步轨道。李华旺说,接下来将进行卫星在轨测试,“对载荷进行在轨数据测量,确保传下来的数据都是真实准确的”。根据设想,卫星将围绕地球旋转,四层科学探测器面朝太空,全面接受来自四面八方的高能电子和伽马射线。它日均观测500万个高能粒子,每日传回数据量约16G。“卫星将观测暗物质粒子和暗物质粒子相互作用。”常进说,比如暗物质湮灭或衰变的产物,反推暗物质的物理性质及空间分布。

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