“悟空”首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)常進(jìn)在中國(guó)科學(xué)院發(fā)布暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星首批科學(xué)成果（11月27日攝）。新華社記者 金立旺 攝
新華社北京１１月３０日電 題：“悟空”為什么“能”？——首批科學(xué)成果的三宗“最”
新華社記者陳芳、王玨玢、蔣芳
中國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”于北京時(shí)間３０日正式公布首批重要科學(xué)成果。這只來自中國(guó)的“頑猴”出手不凡，僅兩年的觀測(cè)結(jié)果就發(fā)現(xiàn)了前所未有的現(xiàn)象，或有望揭開暗物質(zhì)的神秘面紗。
“悟空”究竟“能”在哪？此次發(fā)現(xiàn)是否合乎當(dāng)初的科研目標(biāo)？有可能取得的成果將會(huì)是何種級(jí)別……暗物質(zhì)衛(wèi)星科研團(tuán)隊(duì)為公眾分析首批科學(xué)成果的三宗“最”。
最“經(jīng)濟(jì)適用”的衛(wèi)星
花費(fèi)小、本領(lǐng)大，看得清、測(cè)得準(zhǔn)。談到２０１５年底發(fā)射的暗物質(zhì)衛(wèi)星“悟空”，專家一致給予“性價(jià)比”很高的評(píng)價(jià)。
天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，銀河系外圍恒星圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)的速度“太快”，因此，在銀河系中除了可見物質(zhì)之外，一定還有其他看不見的物質(zhì)，他們合在一起的引力“拉著”這些天體，使其不至于由于速度過高而飛離銀河系。為此所做的計(jì)算表明，這些看不見的物質(zhì)總量是普通物質(zhì)的５倍以上，它們就是“暗物質(zhì)”。
“悟空”在太空中的任務(wù)，就是通過間接方法，捕捉暗物質(zhì)湮滅、衰變的蛛絲馬跡。在這一方面，造價(jià)數(shù)億至數(shù)十億美元的費(fèi)米衛(wèi)星、阿爾法磁譜儀目標(biāo)類似，但“悟空”項(xiàng)目耗資不到１億美元，堪稱“經(jīng)濟(jì)適用”的典范。
雖然花錢少，但本領(lǐng)一點(diǎn)不打折。衛(wèi)星首席科學(xué)家常進(jìn)介紹，“悟空”在同類設(shè)備中擁有工作能段最高、能量分辨率最高、粒子鑒別本領(lǐng)最強(qiáng)３項(xiàng)“絕技”。
“‘悟空’具有百萬選一不出錯(cuò)、同時(shí)看１００萬倍能量范圍的能力。說‘火眼金睛’一點(diǎn)也不為過。”常進(jìn)說。
搭載暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星的長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭升空（2015年12月17日攝）。新華社記者 金立旺 攝
最“意外”的發(fā)現(xiàn)
“悟空”降妖伏魔，源于兩次“意外”。
１９９７年，美國(guó)宇航局在南極開展南極長(zhǎng)周期氣球項(xiàng)目ＡＴＩＣ，主要目標(biāo)是觀測(cè)高能宇宙射線，電子、伽馬射線本不在觀測(cè)之列。
“這是個(gè)機(jī)會(huì)！”常進(jìn)意識(shí)到，美國(guó)選擇的南極，是地球上觀測(cè)高能電子獨(dú)一無二的窗口。他一遍遍給南極項(xiàng)目負(fù)責(zé)人發(fā)郵件，闡述自己的觀測(cè)構(gòu)想。
經(jīng)過一年多驗(yàn)算、證明，這一最初被認(rèn)為“瘋狂”的計(jì)劃最終得到支持。此后７年，常進(jìn)３次參與南極觀測(cè)，在３０００多萬個(gè)宇宙線粒子里成功找到２１０個(gè)超出正常能譜的高能電子。２００８年，以常進(jìn)為第一作者的論文在《自然》雜志發(fā)表。在文中，常進(jìn)論述了電子“超出”可能來自暗物質(zhì)湮滅，“搭便車”的研究最終獲得了國(guó)際矚目的成就。
第二次“意外”出現(xiàn)在“悟空”上天后。衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總師范一中說，本來所有的注意力都放在以前實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的“超出”能段，誰也沒想到，在更高的１．４ＴｅＶ能量處，會(huì)再發(fā)現(xiàn)異于正常能譜的“奇異”電子。
“這可能會(huì)是‘悟空號(hào)’最重要的發(fā)現(xiàn)。科學(xué)就是這樣，無心插柳、種瓜得豆，你永遠(yuǎn)不知道下一秒會(huì)有什么驚喜。”范一中說。
最令人期待的成果
“從未預(yù)想的成果”“激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)”……對(duì)于此次公布的“悟空”成果，《自然》中國(guó)區(qū)總監(jiān)印格致毫不吝惜地給予了極高評(píng)價(jià)。
雖然目前積累的粒子數(shù)量還不足以確證“發(fā)現(xiàn)”，“悟空”在１．４ＴｅＶ處捕捉的“奇異”電子，依然引起了物理學(xué)者的強(qiáng)烈關(guān)注。
２０１３年，歐洲核子中心確認(rèn)發(fā)現(xiàn)被譽(yù)為“上帝粒子”的希格斯玻色子。物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型６１種基本粒子的最后一塊拼圖歸位。但這并不是宇宙的最終答案。功德圓滿的模型如果不能突破，也意味著對(duì)宇宙新知的探索即將步入一片沙漠。
范一中說，１．４ＴｅＶ能量處的“奇異”電子信號(hào)如果得到確認(rèn)，將超出常規(guī)天文模型的解釋范疇，要么來自暗物質(zhì)湮滅，要么來自宇宙中某種奇特的“新型加速器”。
“現(xiàn)在看來，最有可能的解釋是來源于暗物質(zhì)。”中科院院士吳岳良說。
“粒子物理領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入下半場(chǎng)，希望‘悟空’能夠得分。按照目前的進(jìn)度，我們的第二批科學(xué)成果預(yù)計(jì)將在明年底發(fā)表。”常進(jìn)說。
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