中国首颗暗物质探测卫星“悟空”上演哪些“大片”?


 发布时间:2020-11-30 22:51:36

“就好像到汽车厂工作,却发现这个厂一辆汽车都没造出来。”他能做的就是整天泡图书馆,把国际上所有高能天文卫星的资料都认真读了一遍。也就在那时,中国启动了载人航天工程。常进跟着老师在神舟二号飞船上做了一个设备,获得大量太阳耀斑和伽马射线暴的观测数据。这是中国第一次在太空开展真正的天文

这只征途是星辰大海的猴子,自设计之初就被赋予驱散物理学天空乌云的重任。它要捕捉的暗物质,既没法被人类看见、也不参与电磁作用,但总质量却是宇宙中所有可见物质的5倍。面对如此神秘庞大的“幽灵妖怪”,“悟空”毫不手软。卫星4个有效载荷中,塑料闪烁体、BGO量能器、中子探测器在上天后100%正常工作,硅径迹探测器99.85%正常工作,均大幅度优于原定指标。属于自己的猴年中,“悟空”日行60多万公里,每天绕地球15圈。

暗物质和暗能量被视为现代物理学和天文学的“两朵乌云”,业内认为,揭开暗物质之谜将是继日心说、万有引力定律、相对论及量子力学之后的又一次重大飞跃。伍健介绍,目前,科学家大致有三种方法探测暗物质:利用加速器将暗物质粒子“创造”出来;在地下布好“靶子”,等着暗物质粒子撞击留下可见粒子的蛛丝马迹;到茫茫太空捕捉暗物质粒子湮灭或衰变后留下的痕迹。“悟空”采用的是第三种方法。在新一年,“悟空”还将继续遨游太空,接受来自宇宙四面八方的高能粒子。

这一切,还要从常进多年前的一次气球实验说起。那是一次中美联合实验,地点在南极。在当时的实验中,常进所使用的探测器,已经能够测量非常高的能量,他发现了一个奇怪的现象:有一个能量段,大家都认为其计数率应该“下降”,但测量的结果却显示为“超出”,也就是不降反增了。一石激起千层浪,科学家反复讨论:这个奇异现象的背后是否隐藏着暗物质的存在?遗憾的是,常进当时所获得的数据太少,置信度不高,因此“无法完全确定”。到了2005年,吴季来到常进的办公室,那是两人第一次相见。

自今年10月份以来“悟空”频繁地捕捉到来自CTA 102的伽马射线辐射,特别是自11月23日开始“悟空”记录到明显增强的伽马射线爆发现象,在12月16日达到峰值。目前记录到的最高光子能量为约620亿电子伏特,相当于静止质子等效能量的66倍。根据“悟空”此前记录的数据,天文学家还发现,在今年4月至6月,当CTA 102第一次进入“悟空”视场时就已经有较低水平的辐射。中科院紫金山天文台的1米近地天体巡天望远镜,也观测到CTA 102的此轮爆发,亮度持续增强。徐遵磊告诉记者:“CTA 102是‘悟空’捕获的第一个‘小妖’。借助其火眼金睛,我们相信在未来它必将抓获更多的各色宇宙‘妖怪’,为我们认识宇宙万象提供有力的帮助。”。

而BGO量能器是实现暗物质卫星核心探测功能的关键分系统。据介绍,束流标定实验是利用高能粒子测试探测器探测性能,以确认各项性能指标是否满足设计要求,并为后续卫星在轨实验数据分析提供标定依据。在方案和初样研制阶段中,BGO量能器分系统分别于2012年10月和2014年10至11月在欧洲核子中心成功完成两次束流标定实验,利用高能电子束流等验证了量能器探测器、电子学、在线控制装置和相关数据分析软件等组件功能正常,能量分辨率、能量线性等重要指标合格。

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