“悟空”测量到“拐折”:距离发现暗物质还有多远?


 发布时间:2020-11-25 16:14:47

目前卫星地面支撑系统接收原始数据文件约2.4TB,生成科学数据产品41类,全部科学数据产品正确、完备,有力支撑了科学应用开展数据分析和科学研究。“我们将充分利用卫星和载荷的优越性能,抓紧时间处理和分析卫星数据,争取早出成果。”常进说,“目前数据分析正在紧张进行中,预计年底将公布首

“撸起袖子加油干,天上不会掉馅饼。”常进说,这句话就是他的座右铭。——从南极发现的数据存在“异常”,到2008年发出论文,常进经历了7年无休无止的数据分析。ATIC是一个气球试验,相比现在的空间设备,太简单了,加上原初的科学目标根本不是电子,用来观测高能电子存在许多问题,困难很大。“那些未解之谜整天在脑子里抓着、挠着,他根本就不休息。”常进的夫人是脑科医生,一度发现自己的丈夫神情恍惚,嘴里总在嘀咕,突然之间说有了一个新的“idea”,然后马上跑到实验室编一个程序来演算。

后者是目前国际上最大的暗物质直接探测仪器之一,自2015年11月起在四川凉山州地下2500米深的锦屏地下实验室中运行。该实验场所由清华大学和雅砻江流域水电开发有限公司共同开发。暗物质探测的国际竞争非常激烈,所有实验合作组都期望率先发现暗物质粒子的信号。已经结束运行的美国LUX合作组在2017年1月正式发表250公斤级探测仪过去四年运行的最终数据,超过了“熊猫计划”在2016年7月发表的世界最灵敏探测结果。位于意大利的XENON1T是目前世界上运行中最大的暗物质探测仪,探测区域的液氙达两吨。

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。在队员们的呵护下,悟空一天天长大,两年中,悟空已经在浩瀚太空中寻找到了28亿个高能粒子,立下了汗马功劳。两年来,虽然悟空也有过小病小灾,但是像这样失明,还是第一次。

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。

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5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。根据目前的主流理论,暗物质很可能是一种超出粒子物理标准模型的“弱相互作用重粒子”,可以通过检测它与普通物质相互作用的信号进行直接探测。目前,“熊猫计划”二期探测仪的灵敏度已经深入到“弱相互作用重粒子”理论预言暗物质粒子存在的参数空间,即暗物质粒子质量及它们同普通物质相互作用强度的可能区域。

《自然》物理科学主编卡尔·日耶梅利斯(Karl Ziemelis)在受访时表示,高能电子宇宙射线能谱可以为科学家们探寻高能粒子源头提供线索,“悟空”证实了暗物质粒子探测卫星在这方面的可观潜力。中国科学院国家空间科学中心主任吴季透露,卫星在轨接近两年,各个探测器性能仍保持发射时的状态。而从不间断获取数据来看,“卫星在天上没有浪费1分钟”。评价成果——发现暗物质的“蛛丝马迹”。像“悟空”这样通过寻找暗物质湮灭或衰变的产物,间接寻找暗物质的过程,常进形象地称为“根据儿子的基因反推父亲”。

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