科學也可以如此靠近

「悟空」乾的這件大事,也讓我等在科學界能傲嬌了!


2018年4月03日00時 今日科學 新浪新聞
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這兩天,發生了一件可以讓全國上下傲嬌的大事:

倫敦時間11月29日,國際權威學術期刊《自然》在線發表了中國科學家的一項研究成果:利用「悟空」衛星獲得了世界上最精確的高能電子宇宙射線能譜,這將對判定能量低於1TeV(1TeV=1萬億電子伏特)的電子宇宙射線是否來自於暗物質起到關鍵作用,並有可能為暗物質的存在提供新證據。

是不是沒看懂?環環給你翻譯下。

簡而言之,就是「悟空」極有可能「逮」到宇宙魅影暗物質。

這個暗物質又是啥?環環先給大家科普一下。

暗物質,顧名思義,在暗處,所以作為人類的我們,目前還看不到它。

看不到,怎麼逮到它呢?只能先從我們能看到的物質下手了。

我們已知的物質,基本上都受到電磁力的影響,要麼發光、要麼吸收光、要麼反射光,所以我們可以通過眼睛或設備觀察到它們,而暗物質不受電磁力影響,因此人類看不到它。

那我們是怎麼知道暗物質存在的呢?

這要追溯到上世紀30年代。瑞士天文學家弗里茨·茲維基(Fritz Zwicky)發現,星系團的總質量遠大於根據發光度計算的結果,最多可能有99%的質量無法解釋。也就是說,星系運動速度太快,僅靠發光物質束縛不住這些星系。茲維基因此推測星系團中存在大量不發光的物質,善於創造新名詞的他就把這種物質稱為暗物質。

天文學家的話太複雜,簡單點說就是:暗物質為宇宙提供了額外的引力,來阻止星系解體,否則,我們聰慧的人類也將不復存在……

暗物質這個概念被提出來後,各國科學家爭先恐後去探尋,都想最先發現它,然而多年來一直一無所獲。

此時,故事的主角,也就是中國科學院紫金山天文台副台長常進,帶著他的團隊登場了。

1992年,常進在中國科學技術大學拿到碩士學位後,來到紫金山天文台空間天文實驗室。2000年底,他在南極放飛了一枚探測高能電子的氣球,意外發現了宇宙高能電子的異常,由此開始了暗物質的研究。

2011年5月,圍繞暗物質探測的競爭漸入高潮。間接探測暗物質也入選了中國科學院的戰略先導專項空間科學項目,一直在做這項工作的紫金山天文台和常進終於從幕後走到前台。

悟空」首席科學家、

中國科學院紫金山天文台副台長常進

在介紹「悟空」的首批成果

(圖源:中新網)

常進率領的載荷研製團隊核心成員有10人,隨著研製工作的深入,團隊成員不斷增加,目前已經發展到21人。另外還有科學數據分析團隊6人,總人數達到了27人。

團隊成員很年輕,平均年齡還不足35歲,來自不同專業、不同學校。但就是這樣一群朝氣蓬勃的年輕人聚在一起,攻堅克難,成功研製出了量子科學實驗衛星(「墨子」)、暗物質粒子探測衛星(「悟空」)、「天宮二號」伴隨衛星、碳衛星等「明星級」小衛星。

這個「悟空」也就是這次讓大家傲嬌的傢伙了。2015年12月,它順利升空,從此,我國就進入了暗物質間接探測競賽的前沿。

兩年後,「悟空」不負眾望發現了疑似宇宙魅影暗物質的蹤跡。

這個暗物質這麼難發現,那「悟空」又是怎麼可能發現的呢?

暗物質雖然很穩定,但偶爾會相撞,在相撞湮滅時會產生特定速度的普通物質以及反物質,比如正負電子,而這些,我們是可以觀測到的。

常進介紹「悟空」的首批成果時說過:電子宇宙射線的正常能譜變化應是一條平滑曲線。根據「悟空」積累的觀測數據,科學家們發現在1.4萬億電子伏特(TeV)的超高能譜段突然出現劇烈波動,反映在圖上是一個「尖峰」。

而這,很可能就是湮滅的暗物質所產生的正負電子。

是不是很厲害!

對咱們普通人來說,這玩意兒太高深,為啥發現這個東西就能讓咱們傲嬌呢?接下來,環環就給你解釋下,這個發現為啥這麼牛!

在科學界,有一個公認的看法,揭開暗物質之謎將是繼日心說、萬有引力定律、相對論及量子力學之後的又一次重大飛躍,將帶來物理學的又一次革命。

就連熱門美劇《生活大爆炸》里的主角「謝耳朵」都轉行研究暗物質了!

暗物質對生命來說是絕不可少的。假如沒有暗物質的引力作用,我們所在的銀河系將永遠無法在宇宙大爆炸後的膨脹過程中坍縮形成。那樣的話,現在既沒有太陽,也沒有地球,更沒有你我了……

而中國暗物質粒子探測衛星「悟空」以其完美表現,證明了它是目前人類已發射到太空中的最強高能電子、伽馬射線探測器,能量分辨和粒子鑑別本領達世界最高水平,尤其適合探尋來自暗物質湮滅的蛛絲馬跡。

常進說,「悟空」打開了觀測高能宇宙的新窗口,展現出了新物理現象。

一句話,「悟空」為人類貢獻了中國智慧!

在舉國歡慶時,老幹部常進卻很淡定。他說,計劃在2018年年底公布「悟空」的第二批科研成果。


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