中国取得暗物质研究新成果 探测灵敏度提升10倍


 发布时间:2020-11-25 12:24:06

岳川:我们先挪到一个地方吧。“悟空”号首席科学家常进:你先处理。此时,距离悟空“失明”已经10个小时了,这让团队的所有成员焦急万分。两年前,从“悟空”呱呱坠地的那一天起,队员们就没日没夜地在帮助它练就一双火眼金睛,目的是为了寻找常人看不见摸不着,遁形在茫茫宇宙中的暗物质。在队员们

新华社北京11月30日电 题:“悟空”为什么“能”?——首批科学成果的三宗“最”新华社记者陈芳、王珏玢、蒋芳中国暗物质粒子探测卫星“悟空”于北京时间30日正式公布首批重要科学成果。这只来自中国的“顽猴”出手不凡,仅两年的观测结果就发现了前所未有的现象,或有望揭开暗物质的神秘面纱。“悟空”究竟“能”在哪?此次发现是否合乎当初的科研目标?有可能取得的成果将会是何种级别……暗物质卫星科研团队为公众分析首批科学成果的三宗“最”。

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。TeVPA是每年一度的粒子天体物理领域的最重要国际会议之一,吸引世界主要相关实验组和顶级学者参加。在哥伦布的会有350多位学者参加,季向东是大会主要邀请报告人之一。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二十一世纪物理与天文学最重要的科学目标之一。

”不过,寻找“异常”与“可能”绝非易事。自2015年底发射升空,“悟空”探测了35亿多个高能宇宙射线,从中总共搜寻出100多个异常电子,难度不亚于大海捞针。“天上的辐射背景太复杂,需要做出区分。”“悟空”科学应用系统总设计师伍健说,与国际同类探测设备相比,“悟空”在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”和“区分不同种类宇宙射线的本领”这两项关键技术指标方面世界领先,尤其适合寻找暗物质粒子湮灭过程中产生的一些非常尖锐的信号。

暗物质和暗能量被科学家们称为“笼罩在21世纪物理学上的两朵乌云”。目前,中国和世界各国已着手筹建或实施多个暗物质探测实验项目,其研究成果可能带来基础科学领域的重大突破。此次发射的“悟空”暗物质粒子探测卫星由中科院微小卫星创新研究院抓总研制,中科院紫金山天文台等科研单位共同参加有效载荷、科学应用等工程项目研制工作。用于发射的长征二号丁运载火箭由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院抓总研制,这是长征系列运载火箭的第221次飞行。(完)。

“悟空”计划通过在空间观测高能电子(包括正电子)和伽玛射线能谱,来寻找暗物质粒子的存在证据。“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进告诉记者,宇宙中由质子、中子等构成的所谓普通物质,例如恒星、行星、星际气体和尘埃,占宇宙总能量的份额仅约5%;约占27%的暗物质和约占68%的暗能量,占了宇宙组分的绝大部分。对于这片“物理学天空中的乌云”,国际科学界一直执着探寻。“暗物质本身不可见,暗物质粒子相互湮灭或自身衰变时可以产生一些稳定的可观测粒子,人们只能观测这些‘蛛丝马迹’,反推暗物质的存在。

神通广大传闻孙悟空拜菩提祖师为师,习得七十二变、筋斗云等技艺。“悟空”暗物质粒子探测卫星也不遑多让。常进说,卫星有效载荷达1.4吨,整体结构复杂,共包含近8万路电子学信号通道,“这是迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器”。暗物质粒子探测卫星工程卫星系统总师李华旺说,四种探测器各有所长。比如塑闪阵列探测器采用了中国自主研制的世界最大闪烁体,BGO量能器里有308根中国科学家培养出的世界最长BGO晶体。

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。

如此神秘而又重要的存在,让暗物质成为现代天文学和物理学的一大谜团。对其物理本质的研究必将带来基础物理学的重大突破,产生科学技术的革命。“暗物质粒子的探测目前是国际科学前沿竞争最为激烈的研究领域。”“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进介绍,通过天文观测,科学家推断暗物质有两个重要特征,一是其很可能是一种新的重粒子,二是其自身和普通物质之间可能有微弱的相互作用。这就可以有针对性地设计实验探测暗物质。在中科院紫金山天文台,“悟空”首席科学家常进(中)和他的团队。

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