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　　我國(guó)的“悟空”暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星，日前捕獲到了世界上最精確的高能電子宇宙射線能譜（能譜指的是電子數(shù)目隨能量的變化情況）。更讓科學(xué)家興奮的是，他們首次直接測(cè)量到了這一能譜在1TeV 的拐折（eV是電子伏特的英文縮寫，電子伏特是能量的單位，1TeV=1萬(wàn)億電子伏特），這對(duì)于判定部分電子宇宙射線是否來(lái)自暗物質(zhì)起著關(guān)鍵作用?！拔蚩铡毙l(wèi)星的數(shù)據(jù)初步顯示在1.4TeV處存在能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)，一旦該精細(xì)結(jié)構(gòu)得以確證，將是粒子物理或天體物理領(lǐng)域的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。
　　今晨2時(shí)，這些重大成果在線發(fā)表在《自然》雜志上，有望推動(dòng)人們進(jìn)一步理解特定電子宇宙射線的神秘起源。
　　尋找暗物質(zhì)存在的蛛絲馬跡
　　浩瀚宇宙中，看不見的物質(zhì)總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)比看得見的物質(zhì)更多。暗物質(zhì)約占26.8%，暗能量約占68.3%，合計(jì)占了宇宙總能量密度的95.1%。尋找暗物質(zhì)，一直是重大的科學(xué)前沿問題。如果暗物質(zhì)粒子相互碰撞并湮滅，會(huì)轉(zhuǎn)換為看得見的高能電子粒子，通過在空間探測(cè)高能電子能譜，可以發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)存在的蛛絲馬跡。
　　“悟空”衛(wèi)星首席科學(xué)家常進(jìn)介紹，“悟空”衛(wèi)星在軌運(yùn)行的前530天，共采集了約28億顆能量在5GeV—10TeV　之間的高能宇宙射線，其中包含約150萬(wàn)顆能量在25GeV以上的電子宇宙射線。基于這些數(shù)據(jù)，科研人員成功獲取了目前國(guó)際上精度最高的電子宇宙射線探測(cè)結(jié)果。
　　人類眼睛最敏感的可見光能量約為2eV。之前利用氣球?qū)嶒?yàn)或太空實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的直接測(cè)量最多只達(dá)到2TeV左右，利用地基望遠(yuǎn)鏡陣列進(jìn)行的間接測(cè)量最多只達(dá)到5TeV左右，而“悟空”能夠探測(cè)到最高約10TeV的宇宙射線，相比國(guó)外的空間探測(cè)設(shè)備（比如丁肇中主持的阿爾法磁譜儀項(xiàng)目），能量測(cè)量范圍顯著提高，電子的“純凈”程度最高（混入的質(zhì)子數(shù)量最少），能譜的準(zhǔn)確性高。
　　“這是世界上第一次在空間觀測(cè)TeV級(jí)別的波段，火眼金睛的‘悟空’，拓展了我們觀察宇宙的窗口，讓我們有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象?！背＿M(jìn)說。
　　第二批觀測(cè)成果明年底發(fā)布
　　來(lái)自常規(guī)宇宙射線源的宇宙射線能譜根據(jù)我們已知的物理規(guī)律有其特定的分布，其分布規(guī)律是逐漸下降的。如果出現(xiàn)異常，必然有著新的物理原因。“悟空”衛(wèi)星首次直接測(cè)量到了電子宇宙射線能譜在1TeV處的“急速”拐折，該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，其精確的下降行為對(duì)于判定能量低于1TeV的電子宇宙射線是否來(lái)自暗物質(zhì)湮滅是關(guān)鍵性數(shù)據(jù)。
　　“我們很幸運(yùn)直接測(cè)量到了這一拐折，這是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)?！卑滴镔|(zhì)衛(wèi)星工程科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總師范一中介紹，他們觀測(cè)到小于1TeV 的電子宇宙射線粒子數(shù)目起初是緩慢下降，但從1TeV開始突然快速下降，就好比來(lái)了個(gè)緊急剎車。國(guó)外地面望遠(yuǎn)鏡此前看到過一些類似的跡象，但誤差很大，無(wú)法確定。之前各種暗物質(zhì)模型都預(yù)測(cè)過會(huì)有拐折，不同模型預(yù)測(cè)的拐折行為各有差異，但這一拐折和之前大家期待的暗物質(zhì)模型都不同。“究竟是否暗物質(zhì)還不確定，需要兩到三年的數(shù)據(jù)積累，也需要全世界理論物理學(xué)家去解讀。衛(wèi)星的工作可以用完美來(lái)形容，‘悟空’取來(lái)了真經(jīng)，至于是什么經(jīng)，還不清楚?！?br/>　　這一拐折使得1TeV以下的最簡(jiǎn)單暗物質(zhì)模型受到挑戰(zhàn)，意味著它可能來(lái)自新天體物理源或暗物質(zhì)湮滅/衰變，需要更復(fù)雜的暗物質(zhì)模型來(lái)解釋。
　　此外，“悟空”衛(wèi)星的數(shù)據(jù)初步顯示在1.4TeV處存在能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)。一旦得以確證，將是粒子物理或天體物理領(lǐng)域的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)?！胺N瓜得豆，在科學(xué)研究中是常有的事情。我們?cè)诟吣芏斡^測(cè)到了這一引人矚目的現(xiàn)象?！背＿M(jìn)說，1.4TeV　處電子能譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)暗示了暗物質(zhì)粒子存在的可能的新證據(jù)。
　　“我給衛(wèi)星打100分?！背＿M(jìn)介紹，目前“悟空”衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)良好，所有探測(cè)器性能和剛發(fā)射時(shí)一樣，正持續(xù)收集數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出3年設(shè)計(jì)壽命。計(jì)劃明年年底，會(huì)有第二批觀測(cè)成果發(fā)布。
 
　　【記者手記】
　　如果不是暗物質(zhì)，將是更加重大發(fā)現(xiàn)
　　“悟空”暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星的首批重大成果發(fā)布后，有的人可能會(huì)有些失望，因?yàn)檫€沒有直接探測(cè)到暗物質(zhì)。
　　任何重大發(fā)現(xiàn)的前夜，可能對(duì)于科學(xué)家來(lái)說比發(fā)現(xiàn)本身更有魅力。此次，科學(xué)家們第一次直接測(cè)量到了高能電子宇宙射線能譜在1Tev的拐折，這個(gè)不同尋常的拐折對(duì)于判定部分電子宇宙射線是否來(lái)自暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。盡管，它還有待進(jìn)一步驗(yàn)證，但這個(gè)發(fā)現(xiàn)，就足以讓人興奮。
　　許多開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，并不是一蹴而就的，而是需要更多的數(shù)據(jù)積累和更多的驗(yàn)證。如果沿著重大發(fā)現(xiàn)的時(shí)間軸回溯，你會(huì)看到它正是由許多讓人興奮或疑惑或深思的多個(gè)瞬間組成。
　　科幻小說作家艾薩克·阿西莫夫曾經(jīng)說過，在科學(xué)探索中能聽到的最激動(dòng)人心的一句話，即在最重要的新發(fā)現(xiàn)之前出現(xiàn)的短語(yǔ)，不是“我找到了”，而是“嗯……這挺奇怪”。自然科研中國(guó)區(qū)科學(xué)總監(jiān)印格致博士深有同感，他認(rèn)為“悟空”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)發(fā)布的科研結(jié)果也是如此，“我們現(xiàn)在還不知道這些結(jié)果代表著什么，但這些結(jié)果是出乎我們意料的，它們有潛力改變我們看待宇宙的方式。”
　　“如果未來(lái)證明是暗物質(zhì)，將會(huì)是一個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)。如果不是暗物質(zhì)，將會(huì)是一個(gè)更加重大的發(fā)現(xiàn)?！敝锌圃涸洪L(zhǎng)白春禮說。
　　毋庸置疑，今天是一個(gè)重要的日子，在人類科學(xué)發(fā)展歷史上，它注定會(huì)成為一個(gè)閃亮的瞬間。
（原載于《解放日?qǐng)?bào)》 2017-11-30 2版）