探問宇宙之謎邁出重要一步：“悟空”發(fā)現疑似暗物質蹤跡

　　新華社北京11月30日電 題：“悟空”發(fā)現疑似暗物質蹤跡 中國探問宇宙之謎邁出重要一步

　　新華社記者陳芳、董瑞豐、蔡玉高、蔣芳

　　暗物質，一個人類追尋多年的宇宙魅影,，最近被中國“悟空”發(fā)現了疑似蹤跡。

　　國際權威學術期刊《自然》于北京時間30日在線發(fā)布，暗物質粒子探測衛(wèi)星“悟空”在太空中測量到電子宇宙射線的一處異常波動。這一神秘訊號首次為人類所觀測,，意味著中國科學家取得了一項開創(chuàng)性發(fā)現,。

　　“‘悟空’的最新發(fā)現,，是引領性原創(chuàng)成果重大突破?！敝锌圃涸洪L白春禮說,，如果后續(xù)研究證實這一發(fā)現與暗物質相關，將是一項具有劃時代意義的科學成果,，即便與暗物質無關,，也可能帶來對現有科學理論的突破。

　　探問宇宙之謎的火炬,，傳承到新時代的中國人手中,。從“東方紅一號”到“悟空”，從茫茫深海到浩渺太空,，“中國夢”正承載起更多為全人類探尋未知,、解答未知的使命。

　　打開“新窗口”：疑似暗物質蹤跡初現,？

　　經過兩年持續(xù)觀測,，“悟空”在1.4萬億電子伏特(TeV)的超高能譜段，“定位”了一束明顯異于常態(tài)的電子宇宙射線,。

　　“之前沒有人發(fā)現過,。”“悟空”首席科學家,、中科院紫金山天文臺副臺長常進解釋,，正常的能譜變化應該是一條平滑的曲線，但根據“悟空”觀測數據,，這里突然出現了一處劇烈波動,，劃出一個“尖峰”，意味著此處必有“古怪”,。

　　“現有的物理模型無法解釋‘悟空’的最新發(fā)現,?！薄蹲匀弧穼徃迦恕⒁晃粐H知名的理論物理學家這樣評價,。

　　新發(fā)現是否就是科學家苦苦追尋的暗物質蹤跡,？中科院理論物理研究所所長吳岳良說，根據現有數據和理論模型無法做出斷定,，但這是“暗示了暗物質粒子存在的可能的新證據”,。

　　暗物質是什么？發(fā)現暗物質的意義究竟有多重大,？

　　當前主流科學界認為,，人類已經發(fā)現的物質只占宇宙總物質量不足5%，剩余部分由暗物質和暗能量等構成,。由于暗物質無法被直接觀測,，與物質相互作用也很弱，人類至今對它知之甚少,。

　　暗物質的“真相”因此位列21世紀最重要的科學謎團之一,。揭開暗物質之謎，被認為是繼哥白尼的日心說,、牛頓的萬有引力定律,、愛因斯坦的相對論、量子力學之后,，人類認識自然規(guī)律的又一次重大飛躍,。

　　面對誘人前景，科學家在全球展開競爭,，試圖第一個找到暗物質的蹤跡,。天上，把強磁場設備送進太空,；地下,，深入幾千米的大山建造實驗室……科學家使出渾身解數，用上了多種探測手段,，國際上的相關實驗和設備多達數十個,。

　　“‘悟空’用的是探測高能宇宙射線的方式，尋找暗物質粒子湮滅的間接證據,?！背＿M說，根據理論模型,，暗物質湮滅會產生高能伽馬射線,、高能電子等宇宙射線，一旦找到特定的高能宇宙射線，有望推斷出暗物質的“廬山真面目”,。

　　“悟空”得出數據后,，研究人員為了排除分析方法可能產生的干擾，將初始數據分別交由4個中外團隊獨立分析計算,，最后得出一致結論：在1.4TeV處確實出現了異?，F象。

　　這是近年來科學家離暗物質最近的一次發(fā)現,。常進說,，如果進一步研究確認與暗物質相關，人類就可以沿著“悟空”的腳步去找尋宇宙中5%以外的廣袤未知,，這將是一個超出想象的成就,。

　　“即便無法證明是暗物質的蹤跡，‘悟空’也為全人類打開了觀測宇宙的一扇新窗口,?！背＿M說。

　　宇宙撈“針”：“悟空”有哪些絕技

　　《自然》期刊中國區(qū)科學總監(jiān)印格致(Ed　Gerstner)對常進的話深以為然,?！翱茖W就是在一個接一個的‘可能’中不斷接近真理,，”他說,，“對科學家來說，發(fā)現異常未知的那一刻最興奮,?！?/p>

　　不過，尋找“異?！迸c“可能”絕非易事,。自2015年底發(fā)射升空，“悟空”探測了35億多個高能宇宙射線,，從中總共搜尋出100多個異常電子,，難度不亞于大海撈針。

　　“天上的輻射背景太復雜,，需要做出區(qū)分,。”“悟空”科學應用系統(tǒng)總設計師伍健說,，與國際同類探測設備相比,，“悟空”在“高能電子、伽馬射線的能量測量準確度”和“區(qū)分不同種類宇宙射線的本領”這兩項關鍵技術指標方面世界領先,，尤其適合尋找暗物質粒子湮滅過程中產生的一些非常尖銳的信號,。

　　“就好比在有上千萬人口的城市里找到特定的一個人，既要快，又要準,?！背＿M說。

　　目前國際上知名的相關研究項目有美國費米衛(wèi)星,，日本量能器型電子望遠鏡,，以及著名物理學家丁肇中主持的阿爾法磁譜儀等?！拔蚩铡笨茖W應用系統(tǒng)副總師范一中說,，相比同類設備，“悟空”顯著提高了電子能量觀測的上限,，得到的電子樣本“純凈”程度也最高,，這是中國科研人員自主提出的新探測技術，實現了對高能電子,、伽馬射線的“經濟實用型”觀測,。

　　香港大學物理系副教授蘇萌說，關鍵性的“拐折”由“悟空”首次測量出來,，說明中國的暗物質衛(wèi)星測量水平具有非常獨到的優(yōu)勢,。

　　“悟空”研究團隊也坦承，目前數據統(tǒng)計量還不夠,，存在一定的統(tǒng)計誤差,。“我們是‘靠天吃飯’,，天上有多少宇宙射線,，我們才能測到多少事例?！背＿M說,，要降低統(tǒng)計誤差，唯一辦法是積累大量數據,，這需要更多時間,。

　　好消息是，“悟空”在軌運行狀況很好,，預計衛(wèi)星在天工作時間會大大超過設計壽命,。“悟空”研究團隊透露,，今后兩三年是衛(wèi)星數據分析的關鍵時期,，收集到目標事例越來越多，繪制的能譜越來越精確,，還將有系列重大成果發(fā)布,。

　　探索“無人區(qū)”：中國瞄準人類科學前沿

　　不久前,，伍健到歐洲的合作伙伴總部訪問，會議室陳列了三個科學實驗裝置的標志,，按時間順序分別是費米衛(wèi)星,、阿爾法磁譜儀和“悟空”?！斑@是他們從數十個合作項目中選出的,、有代表性的實驗，在相關領域最有希望取得成就,?！蔽榻≌f。

　　“悟空”對暗物質的探尋,，已經逐漸進入科學的“無人區(qū)”,。但在“無人區(qū)”做一個“領跑者”，不是件容易的事,。原創(chuàng)思想,、技術實力，這些年來“悟空”研究團隊沒少被質疑,。

　　上世紀90年代末,，由于資金短缺，常進加入美國一個高能宇宙射線研究項目,。起初,，他的觀測方法得不到美方同行的認同，經過反復模擬和實驗驗證,，美方的南極氣球項目終于采納了他的方法,，并在高能電子觀測方面取得重要進展,。

　　時隔多年,，美國團隊中一位教授在國際學術會議上提到此事，還連連感慨：“中國的常教授當年給我們帶來一個瘋狂的想法,，結果一舉成功,！”

　　“悟空”用的一個探測器關鍵芯片需要進口，但當時國外對中國禁運這類芯片,?！拔蚩铡毖芯繄F隊從零開始，研究芯片,、改裝芯片,，最終用自己的技術解決了這一問題。

　　“整天跟著別人屁股后面搞研究,，談何自主創(chuàng)新,？”常進說,，“中國的科研人員一定要有自信，外國的技術路線不見得比我們強,，關鍵在于我們找到了正確方法后自己能否守得住,。”

　　站在科學的最前沿,，也讓中國科學家贏得更多榮譽,。“我們主導的研究發(fā)現,，就能把自己的名字署在上面,。”范一中說,。

　　從衛(wèi)星設計,、測試起，以常進為首的“悟空”研究團隊不斷吸引國內外科研人員加入,，目前已經形成了來自中國,、瑞士、意大利等國,，人數超過100名的多學科頂尖人才團隊,。

　　從深海載人技術到量子保密通信，從“天眼”到“悟空”,，中國對科學和技術“無人區(qū)”的探索日漸成為常態(tài),。“聚沙成塔,，國家實力不斷增強,，對基礎研究不斷重視，讓以前不可能的事情成為現實,，也讓科學家有機會實現更偉大的夢想,。”常進說,。