"悟空"為什么"能"? 首批科學(xué)成果三宗"最"

中國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”于北京時間30日正式公布首批重要科學(xué)成果。這只來自中國的“頑猴”出手不凡，僅兩年的觀測結(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是何種級別……暗物質(zhì)衛(wèi)星科研團(tuán)隊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“性價比”很高的評價。

 

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“絕技”。

 

“‘悟空’具有百萬選一不出錯、同時看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。

 

最“意外”的發(fā)現(xiàn)

 

“悟空”降妖伏魔，源于兩次“意外”。

 

1997年，美國宇航局在南極開展南極長周期氣球項目ATIC，主要目標(biāo)是觀測高能宇宙射線，電子、伽馬射線本不在觀測之列。

 

“這是個機(jī)會！”常進(jìn)意識到，美國選擇的南極，是地球上觀測高能電子獨(dú)一無二的窗口。他一遍遍給南極項目負(fù)責(zé)人發(fā)郵件，闡述自己的觀測構(gòu)想。

 

經(jīng)過一年多驗算、證明，這一最初被認(rèn)為“瘋狂”的計劃最終得到支持。此后7年，常進(jìn)3次參與南極觀測，在3000多萬個宇宙線粒子里成功找到210個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驗結(jié)果中的“超出”能段，誰也沒想到，在更高的1.4TeV能量處，會再發(fā)現(xiàn)異于正常能譜的“奇異”電子。

 

“這可能會是‘悟空號’最重要的發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)就是這樣，無心插柳、種瓜得豆，你永遠(yuǎn)不知道下一秒會有什么驚喜。”范一中說。

 

最令人期待的成果

 

“從未預(yù)想的成果”“激動人心的發(fā)現(xiàn)”……對于此次公布的“悟空”成果，《自然》中國區(qū)總監(jiān)印格致毫不吝惜地給予了極高評價。

 

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，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)計將在明年底發(fā)表。”常進(jìn)說。（新華社北京11月30日電  記者陳芳、王玨玢、蔣芳)