悟空:“暗物质,哪里逃!”
暗物质,我们已经提到过很多次了。如果你想详细了解可以查看《那轰然一响...除了星辰...还有?》,《兰德尔,暗物质和恐龙》和《暗物质存在的证据》。
今天我们要迅速的主角是“悟空”。前一段时间,中国紫金山天文台公开为新一代的空间暗物质探测器征名。最后,在三万多征名的候选者中选出了“悟空”。今天,悟空成功的升空了,看一张他“腾云驾雾”的英姿:
那么,悟空的使命是什么?暗物质又是什么?虽然我们聊过很多次,但是引用中科院之声,国际空间科学中心和紫金山天文联合出品的这张幽默风趣易懂的《寻找暗物质》。
好吧,图片看不过瘾,我们再来看个趣味视频,关于上面提到的两朵乌云:什么是暗物质和暗能量?
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现在你已经对暗物质有所了解,也知道为什么科学家都在努力的寻找它的踪迹。那么悟空呢?此次他再次腾云驾雾,是否能最终取得“真经”?
悟空的主要科学目标有三个(三大神通):一是暗物质的间接探测;二是寻找宇宙射线的起源;三是伽马射线天体物理。
首先我们来了解一下什么是宇宙射线。
宇宙射线是指宇宙中具有相当大能量的带电粒子流,宇宙射线的发现要回到1912年,德国科学家汉斯制作了一个电离室用于测量空气中的电离度——空气中带电粒子的数量。他将电离室放在热气球上以测出不同海拔的电离度。结果显示,海拔越高,电离度越大。这就说明高海拔的带电粒子不是地球产生的,也就是说,宇宙空间会产生带电粒子,再打到地球上。
宇宙射线产生后,会有一定的几率逃脱银河系,这样宇宙射线的能量就会越来越低。但事实上,宇宙射线的能量是比较稳定的。这是因为宇宙射线有源头,一般认为是发生超新星爆发时,高能量的粒子会以极高的速度抛射到星系空间中。
等等,说了半天的宇宙射线,这跟探测暗物质有什么关系?今天的第一主角不是暗物质么。
当然,刚才说过,宇宙射线的源头一般被认为是超新星爆发,而暗物质湮灭的时候产生也会产生宇宙射线。就这意味着暗物质的存在会成为宇宙线的额外来源,这时候探测到的宇宙射线会不同于标准模型,多出来的一部分可能来源于暗物质的湮灭或者衰变,对这多出的一部分进行探测就是暗物质的间接证据,进而就可以研究暗物质特性与空间分布的规律。
如果悟空的火眼金睛能看到宇宙黑暗的一面,那可谓是一箭双雕,一举解决了宇宙学的两大难题。在伽玛射线天文学方面,目标是探测在GeV ~ TeV的辐射源。
悟空相比于国际其它的暗物质探测器有三大优势:一时能够测量的宇宙射线的能力非常高;二是能量分辨率高;三是测量能量的本底比较低,也就是区分电子和质子的能量非常强。
这里就不多吹嘘“悟空”的有多出色,多重要,承载多少希望,只盼他能完成自己的使命,真正找到暗物质存在的证据!
— 俺老孙去也 —