探測暗物質有點難 “悟空”如何與“幽靈”捉迷藏？

人民網北京12月1日電 （張萌）據新華社報道，北京時間昨日凌晨，暗物質粒子探測衛星“悟空”在太空中測量到電子宇宙射線的一處異常波動，這一神秘訊號首次為人類所觀測，意味著中國科學家取得了一項開創性發現。下面就讓我們一起來看看，暗物質是指什麼？“悟空”究竟有哪些新發現？

“悟空”科學應用系統副總師范一中在介紹研究成果（圖片來源：新華網）

尋找暗物質好比與“幽靈”捉迷藏

暗物質被比作“籠罩在二十一世紀物理學天空中的烏雲”，找到並研究暗物質被認為將是繼哥白尼日心說、牛頓萬有引力定律、愛因斯坦相對論以及量子力學之后，人們認識宇宙的又一次重大飛躍。

很多科學家認為，宇宙中有大量的、看不見的東西，即暗物質。眾所周知，太陽是銀河系中的一顆恆星，圍繞著銀河系中心轉動，我們可以測量出它的轉動速度﹔除了測量，我們也可以通過牛頓和愛因斯坦的理論算出太陽的轉動速度。但是，測量出的速度要比算出的速度快很多。為了解釋這一現象，科學家們提出了暗物質的概念。現在比較流行的一種說法認為，暗物質是一種具有弱相互作用的粒子，被稱為WIMPs，李政道和楊振寧就是因為研究弱相互作用而獲得了諾貝爾獎。【詳細】

暗物質通常被認為是由一些目前人類未知的基本粒子直接構成的，它沒有內部結構。不過這一推論並不能完全匹配現有的觀測資料，因此也有人認為暗物質不僅有內部結構，甚至還可能藏有智慧生命。由於暗物質既不發光，也不參與電磁作用，所以目前人類還無法利用任何光學或電磁觀測設備直接“看”到暗物質，隻能通過引力產生的效應感受到它的存在，所以尋找暗物質的過程就好比與“幽靈”捉迷藏。【詳細】

“悟空”在“天上”尋找暗物質湮滅的產物

為了完善基礎理論，科學家們設想了許多種方法探測暗物質，主要有天文觀測、湮滅產物的尋找、對撞機尋找、直接捕獲暗物質粒子四種。我國暗物質粒子探測衛星“悟空”便是四種探測方式中的第二種，它通過探測衛星來尋找暗物質湮滅的產物。在地球表面觀測時，由於宇宙射線經過大氣層時被屏蔽，導致觀測效果並不佳，我國科學家研發出“悟空”，讓他翱翔高空，用“火眼金睛”，為我們找到茫茫太空中的暗物質。【詳細】

我國科學家研發出的“悟空”是在2015年發射的一顆暗物質粒子探測衛星，它是目前世界上觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優的暗物質粒子探測衛星。它在太空中開展高能電子及高能伽馬射線探測任務，探尋暗物質存在的証據，並研究暗物質特性與空間分布規律。目前，“悟空”累計探測超過35億個高能宇宙射線，從中搜尋到100多個“奇異”電子，精准度相當於“在上千萬人口的城市裡找到特定的一個人”。【詳細】

在這張蟹狀星雲合成照片中，物質和反物質粒子以接近光速的速度被噴射出來（圖片來源：《經濟日報》）

“悟空”有哪些新發現？

此次“悟空”最引人矚目的發現是在能譜的高能段出現了一組“異常”數據，這使能譜曲線在這裡變得尖銳。參與了“悟空”號結果分析的中國科學院紫金山天文台研究員范一中介紹：“這預示著此處存在能譜精細結構。分析顯示，這一結構產生的原因最有可能是暗物質。不過還需要更多數據加以確定。”

“一旦該精細結構得以確証，將是粒子物理或天體物理領域的開創性發現。”范一中表示，目前“悟空”正以良好的狀態持續工作，收集來自深空的更多數據。【詳細】