新華社倫敦１１月２９日電 新聞分析：中國“悟空”捕捉暗物質(zhì)“蛛絲馬跡”

新華社記者張家偉

暗物質(zhì)，這個看不見也摸不著的宇宙中“缺失質(zhì)量”至今無法被直接證實(shí)，對于這片“物理學(xué)天空中的烏云”，國際科學(xué)界一直執(zhí)著探尋。

英國《自然》雜志２９日在線發(fā)表報告說，基于中國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”收集的數(shù)據(jù)，中國科研團(tuán)隊獲取了目前國際上在萬億電子伏特能段精度最高的電子宇宙射線探測結(jié)果，有助于進(jìn)一步捕捉暗物質(zhì)存在的“蛛絲馬跡”。

“悟空”首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺副臺長常進(jìn)在中國科學(xué)院發(fā)布暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星首批科學(xué)成果（11月27日攝）。新華社記者 金立旺 攝

探尋幽靈般存在

暗物質(zhì)不發(fā)光，也不參與電磁相互作用，無法用任何光學(xué)或電磁觀測設(shè)備直接觀察，科學(xué)家只能通過引力產(chǎn)生的效應(yīng)來推測它的存在。目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為，宇宙中已知的普通物質(zhì)不到５％，即標(biāo)準(zhǔn)粒子物理模型能解釋的物質(zhì)；９５％以上是至今仍籠罩神秘面紗的暗物質(zhì)和暗能量。

了解暗物質(zhì)，才有機(jī)會深入認(rèn)識浩瀚宇宙。近年來，全球多個項目通過不同類型設(shè)備持續(xù)暗物質(zhì)探索。這其中包括：歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)開展的對撞實(shí)驗，目的是通過粒子對撞產(chǎn)生暗物質(zhì)；中國四川錦屏地下的ＰａｎｄａＸ（熊貓計劃）、已完成使命的美國ＬＵＸ項目等屬于測量暗物質(zhì)散射至液體或固體的實(shí)驗。

除了在地球上的對撞或散射實(shí)驗，一些國家也在太空中基于暗物質(zhì)湮滅產(chǎn)生反物質(zhì)的原理開展相關(guān)探測，典型代表就是中國的“悟空”。

“悟空”２０１５年１２月發(fā)射升空，是中國首顆暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星。與國際上類似的空間探測器相比，“悟空”在“高能電子、伽馬射線的能量測量準(zhǔn)確度”以及“區(qū)分不同種類粒子的能力”這兩項關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上處于領(lǐng)先地位，特別適合尋找暗物質(zhì)粒子湮滅過程產(chǎn)生的一些非常尖銳的能譜信號。能譜指的是電子數(shù)目隨能量的變化情況。

搭載暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星的長征二號丁運(yùn)載火箭升空（2015年12月17日攝）。新華社記者 金立旺 攝

探測潛力可觀

《自然》物理科學(xué)主編卡爾·日耶梅利斯告訴新華社記者：“高能電子宇宙射線能譜可為科學(xué)家探尋這些高能粒子源頭提供線索，而這一源頭可能包含的進(jìn)程或許會涉及至今仍難以捉摸的暗物質(zhì)，發(fā)表在《自然》上的最新探測結(jié)果也證實(shí)了暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星在測量這類能譜上的可觀潛力。”

當(dāng)前，國際上對在太空中搜尋暗物質(zhì)有較高期待。日耶梅利斯認(rèn)為，在暗物質(zhì)的探索中，像“悟空”這樣的空間探測器被寄予厚望，但也不要忘記暗物質(zhì)并不是天體物理學(xué)家需要解答的唯一問題，“‘悟空’獲取的高能宇宙射線能譜信息將推動新理論發(fā)展，不管它是否能找到暗物質(zhì)”。

“悟空”衛(wèi)星地面科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師、紫金山天文臺研究員范一中接受新華社記者采訪時說，地面實(shí)驗主要進(jìn)行的是暗物質(zhì)直接探測，也就是探測暗物質(zhì)粒子與普通物質(zhì)之間的碰撞過程，空間儀器的間接探測和地面直接探測所基于的物理假設(shè)區(qū)別很大，所以更多是互補(bǔ)關(guān)系。

對于空間儀器探測能否帶來更大優(yōu)勢，范一中說：“地面實(shí)驗的一個優(yōu)勢是周期較短，探測器可以建得越來越大，而空間探測周期更長，所以不好直接判斷哪個方面的實(shí)驗最先取得突破。”

探索中前行

什么時候能找到暗物質(zhì)存在的確切證據(jù)？對暗物質(zhì)探索一線的科學(xué)家來說，尋找一種充滿未知的物質(zhì)，不管是地面還是太空，都需要更多不同類型探測器，收集更多數(shù)據(jù)，排除更多理論假說，才可能找到認(rèn)識暗物質(zhì)的正確方向。

《自然》網(wǎng)站此前刊登的一篇報道說，一些運(yùn)作高靈敏度暗物質(zhì)探測儀器的團(tuán)隊至今無法獲得實(shí)質(zhì)成果，這給理論物理學(xué)家的一些主流觀點(diǎn)帶來挑戰(zhàn)。

該報道稱，歐洲ＸＥＮＯＮ１Ｔ項目在１０月底發(fā)布的新數(shù)據(jù)中仍沒有太多實(shí)質(zhì)收獲，延續(xù)了過去３０年里科學(xué)家探尋暗物質(zhì)粒子過程中遇到的困境。一些空間儀器以及歐洲核子研究中心的相關(guān)項目同樣沒有發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子的蹤跡。

在“悟空”之前，美國航天局的費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡已運(yùn)行多年，它包括了廣域望遠(yuǎn)鏡和伽馬射線暴監(jiān)視系統(tǒng)，能夠?qū)ゑR射線進(jìn)行測量，這有助探尋暗物質(zhì)粒子。此外，由諾貝爾獎得主丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的阿爾法磁譜儀項目也一直走在探索暗物質(zhì)前沿，阿爾法磁譜儀進(jìn)入太空軌道多年來收集了大量宇宙射線事件，為理解宇宙射線產(chǎn)生、延伸以及探索暗物質(zhì)提供了重要的基礎(chǔ)信息。

“悟空”的出現(xiàn)無疑為這一領(lǐng)域的探測增添了利器。范一中說，中國自主進(jìn)行的暗物質(zhì)探測實(shí)驗實(shí)際上剛剛起步幾年時間，但無論間接探測還是直接探測，中國團(tuán)隊都取得了國際上引人矚目的進(jìn)展，“目前社會各界也對暗物質(zhì)探測予以了前所未有的期待和關(guān)注。我們珍惜這一切，也期待社會各界給科學(xué)家們更多的時間”。

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[責(zé)任編輯：楊凡、賀曉菲]

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