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    文摘报 2015年12月26日 星期六

    中国科学家要找到“低调”的暗物质

    《 文摘报 》( 2015年12月26日   03 版)

        12月17日,被命名为“悟空”的暗物质粒子探测卫星在甘肃酒泉发射升空。暗物质和暗能量被认为是笼罩着21世纪物理学的两朵新的乌云,对它们的研究很可能会带来科学上的新突破。

        暗物质不发光,不发出电磁波,从来没有被直接“看”到过。根据最新天文观测结果,宇宙是由27%的暗物质、68%的暗能量和5%的普通物质组成的。对于神秘的暗物质,科学家迫切想知道它到底是什么。

        暗物质探测卫星是基于暗物质粒子湮灭或衰变的假设,即暗物质粒子的湮灭或衰变会形成各种正粒子、反粒子对,这些粒子对在太空中传播就成了宇宙射线和伽马射线的一部分。暗物质探测卫星就是收集高能宇宙线粒子和伽马射线光子,通过分析其能谱、空间分布来寻找暗物质粒子存在的证据。

        在中国的暗物质探测卫星升空之前,中国科学家曾做过暗物质的探测。暗物质粒子探测卫星首席科学家、中科院紫金山天文台研究员常进以前曾经研制过一个小的探测器,搭载在美国的一个长期停留在大气层上空的气球上,做了两个月的实验。在实验中,探测器观测到在高能谱段有一些奇怪的现象发生,科学家推测有可能就是暗物质碰撞产生了明物质,分布在非常高的谱段。常进说,要想观测到高能谱段,就必须发射卫星,探测器要更大,才能看得更加清楚;而在太空中,受到的干扰最小,卫星飞行两到三年,能够累积很多数据,就能看到能量谱是不是按通常理解的方式分布的,判断暗物质是否存在。

        “悟空”是我国第一颗由中科院自主研究、生产的卫星。同以前的卫星和国际同类卫星相比,它具有创新性。

        首先,这颗卫星的结构不同于以往我国发射的卫星,它是以载荷为中心的一体化结构设计。中国科技大学教授、暗物质探测卫星副总设计师安琦说,以往卫星都是设计一个平台,相当于一个容器,然后把有效载荷置于其中,这时的有效载荷只能委曲地适应容器。而暗物质卫星的设计是以载荷(探测器)为中心,先把有效载荷集中安置好,再把卫星的其他部分见缝插针地“镶嵌”在有效载荷的边上。

        其次,它是目前世界上观测能段范围最宽、空间和能量分辨率世界领先的高能粒子探测器。其观测能段范围覆盖0.5GeV~10TeV,能量分辨优于1.5%。它的能段是国际“阿尔法磁谱仪”实验的10倍,探测器能量分辨比国际同类探测器高3倍以上。

        (《科技日报》12.18 李大庆)

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