厉害！卫星“悟空”发现重要线索，可能揭开暗物质神秘面纱

11月30日凌晨，英国《自然》杂志发表的论文显示，“悟空”卫星已获得世界上最精确的高能电子宇宙线能谱。

“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进在中国科学院发布暗物质粒子探测卫星首批科学成果（11月27日摄）。新华社记者 金立旺 摄

“暗物质”这个词对于大多数人来说听着很陌生，它是什么？这个发现有什么意义？答案就是：这个能谱有助于帮助天文学家进一步揭开暗物质的神秘面纱。

“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进介绍，电子宇宙射线的正常能谱变化应该是一条平滑曲线，但根据“悟空”观测数据，在１．４万亿电子伏特（ＴｅＶ）的超高能谱段突然出现剧烈波动，呈现一个“尖峰”。这表明，此处必然有一个全新的物理现象。

这一现象是否就是科学家苦苦追寻的暗物质踪迹？常进表示，根据现有的探测数据量和理论模型，目前还无法做出断定。但这一疑似暗物质的踪迹，是近年来科学家离暗物质最近的一次重大发现，也将打开人类观测宇宙的一扇新窗口。

在中国科学院紫金山天文台，“悟空”科学应用系统副总师范一中在介绍研究成果（11月2日摄）。新华社记者 金立旺 摄

“ 悟空 的最新发现，是引领性原创成果重大突破。”中科院院长白春礼说，如果后续研究证实这一发现与暗物质相关，将是一项具有划时代意义的科学成果，即便与暗物质无关，也可能带来对现有科学理论的突破。

当前主流科学界认为，人类已经发现的物质只占宇宙总物质量不足５％，剩余部分由暗物质和暗能量等构成。由于暗物质无法被直接观测，与物质相互作用也很弱，人类至今对它知之甚少。揭开暗物质之谜，被认为是继哥白尼的日心说、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论、量子力学之后，人类认识自然规律的又一次重大飞跃。

“悟空”卫星集合了中科院下属多个单位的科研力量，自项目酝酿到２０１５年底成功发射，共历时十余年。与美国费米卫星、日本量能器型电子望远镜以及著名物理学家丁肇中主持的阿尔法磁谱仪等国际同类设备相比，“悟空”投入相对小，在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”和“区分不同种类粒子的本领”这两项关键技术指标方面世界领先。（新华网 记者：董瑞丰、王珏玢）

什么是暗物质？

暗物质，对于我们很多人来说已经不是什么新鲜名词，它经常出现在科幻小说、科幻电影里。但它到底是什么，或许没有多少人能说的清楚，就算在天文学界它也依然是个谜。

不过，暗物质与我们确密切相关。不知你有没有想过一个问题，太阳系围绕银河系的中心，以非常快的速度旋转，但是为什么没有因为速度过高而飞离银河系的中心呢？是否还有其他看不见的物质，通过引力拉着太阳？而这些看不见的物质，就是天文学家所说的“暗物质”。探究暗物质的物理本质，成了国际上粒子物理和天体物理领域最重大问题之一。

暗物质

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中科院院长白春礼介绍说：为此所做的计算表明，这些看不见的物质总量远远超过看的见的物质。可见，我们对宇宙的认知还远远不够，这些看不见的物质就被暂时称为暗物质。发现暗物质，就自然成为了重大的科学前沿。

2015年，我国成功发射了暗物质粒子探测卫星“悟空”。它的使命，就是在茫茫宇宙寻找暗物质粒子存在的证据。

具体来说，就是寻找暗物质粒子湮没过程产生的一些非常尖锐的能谱信号，也就是电子数目随能量变化情况的信号。这次“悟空”发现的高能电子宇宙线能谱，就是天文学家苦苦寻找的信号。

我国的暗物质探索之路

十二年前，中国科学院紫金山天文台副台长常进在南极完成的一次气球实验，让我国在探测暗物质的道路上迈出重要的一步。在这次中美联合实验中，常进使用了能够测量到非常高能量的探测器，却发现，在公认计数率应该下降的能谱段出现了超出。

“ 

国家空间科学中心主任吴季回忆：

这个发现也引起了科学界的广泛讨论，到底是不是暗物质的蛛丝马迹？由于所获得的数据太少，置信度不高，因此无法完全确定。但是那个结果还是非常激动人心的。我还记得2005年我第一次到他的办公室，他就激动的给我看那条曲线。并说，如果我能够做一个更大的探测器，并把它放到卫星上，我就一定能够断定它是不是暗物质湮灭产生的高能粒子。

”

2015年，我国成功发射了首颗天文卫星、暗物质粒子探测卫星“悟空”。

“ 

白春礼说：

来自宇宙空间的粒子能谱根据我们已知的物理规律有其特定的分布，其分布规律是逐渐下降的。如果出现异常，必然有着新的物理原因。根据目前理论物理学家的解释，如果暗物质粒子相互碰撞并湮灭，将转换为高能电子。那么到空间去精确地探测高能电子能谱，就可能发现暗物质存在的蛛丝马迹。

”

暗物质粒子探测卫星“悟空”号

“悟空号”瞄准这个方向，用中国科学家特有的设计方案和中国工程师独特的探测器制造技术，实现了国际上最精确和最高效的探测，经过一年多的数据积累，终于有了重大发现。在在轨运行的前530天里，共采集了约28亿高能宇宙射线，其中包含约150万25GeV以上的电子宇宙射线。基于这些数据，科研人员成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。

作为暗物质卫星工程首席科学家，常进说：

“悟空”的数据揭示出电子能谱在1TeV出体现出一个拐折。科学家们分析，这个拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力。而拐折中精确的下降行为，对于判定能量低于1 TeV的电子宇宙射线是否来自于暗物质，起着关键性作用。而更激动人心的是，“悟空”卫星初步发现电子宇宙射线能谱位于1.4TeV处存在精细结构。

我们在高能端发现了一个令人瞩目的现象，就这个一个点，流量突然上去又下来了，这个点是我们没有预见到的，现有的物理知识还没办法解释。

在1.4TeV处呈现出一个尖锐结构

一旦该精细结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。常进解释：

当然我们现在的数据量还还不足以百分之百肯定我们发现了什么东西，但是好的是“悟空号”在天工作几乎完美，还在继续收集数据。我们希我们希望通过后面的数据能够弄清楚在这个能段的这些新奇的东西究竟是一个什么样的东西。

我们期待“悟空”能够发现找到更多的证据，帮助我们进一步认识和解开“暗物质”之谜。

综合：新华网、中国之声。

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