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　　北京時間11月30日凌晨2時，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”的首篇科學(xué)論文。其最重要的發(fā)現(xiàn)就是首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在1TeV處的“拐折”，并發(fā)現(xiàn)在1.4TeV處存在能譜精細結(jié)構(gòu)的跡象。那么，這些發(fā)現(xiàn)意味著什么？這問題需要理論物理學(xué)家來解答。

　　問題一：1TeV處的“拐折”意味著什么？

　　理論物理學(xué)家、中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員范一中介紹說，人類目前無法直接觀測暗物質(zhì)，只能通過探測電子宇宙線等間接手段來尋找暗物質(zhì)的蹤跡?！半娮佑钪婢€可能源于脈沖星、超新星等天體，也可能源于暗物質(zhì)湮滅或衰變?！?/p>

　　那么，如何區(qū)分電子宇宙線源，就成為探測暗物質(zhì)的關(guān)鍵問題。范一中認為，解決這個問題可能就要靠“拐折”。范一中說，“悟空”首次直接測量到電子宇宙射線能譜在1TeV處的“拐折”，與之前地面暗物質(zhì)探測實驗的結(jié)論可以互相印證。他認為，這個“拐折”反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，如果能精確地了解其下降行為，對于判定能量低于1TeV的電子宇宙線是否來自暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。

　　問題二：1.4TeV處可能存在能譜精細結(jié)構(gòu)說明什么？

　　“悟空”數(shù)據(jù)初步顯示在1.4TeV處可能存在能譜精細結(jié)構(gòu)，也就是超高能電子數(shù)量在1TeV附近產(chǎn)生“拐折”，在能譜分布上形成了一個尖銳的凸起。理論物理學(xué)家、中國科學(xué)院大學(xué)常務(wù)副校長吳岳良院士認為，這提供了暗物質(zhì)粒子存在的一個可能的新證據(jù)。

　　吳岳良解釋道：“理論上我們提出了可能產(chǎn)生這種尖銳能譜的兩類方案：一類是在時間上能連續(xù)產(chǎn)生高能電子的天體，稱為連續(xù)源；另一類是只能在短暫時間內(nèi)產(chǎn)生高能電子的天體，稱為短暴源。”連續(xù)源可以是暗物質(zhì)形成的類點源，如由原初中等質(zhì)量黑洞吸積暗物質(zhì)而形成的高密度暗物質(zhì)環(huán)，也可能是擴展源，比如由暗物質(zhì)形成的子結(jié)構(gòu)、暗物質(zhì)子暈等。短暴源包括脈沖星云、超新星遺跡等。

　　分析表明，當(dāng)產(chǎn)生高能電子的這些源為鄰近源時，可解釋“悟空”探測到的在1.4TeV附近的尖銳能譜，其寬度決定鄰近源的距離。但是，這要求短暴源天體有不同于通常的冪律指數(shù)。因此，這個尖銳能譜最有可能是連續(xù)源的暗物質(zhì)湮滅產(chǎn)生的，“但我們需要更多數(shù)據(jù)加以確定。如果未來我們能夠確認這一精細結(jié)構(gòu)，這將是暗物質(zhì)存在的新證據(jù)”。

　　吳岳良表示，這只是對“悟空”數(shù)據(jù)分析的一些初步結(jié)論，理論物理學(xué)家們將持續(xù)分析這些數(shù)據(jù)，“或許我們能得到更多新發(fā)現(xiàn)”。

（原載于《光明日報》 2017-11-30 13版）