探测暗物质有点难 “悟空”如何与“幽灵”捉迷藏？

人民网北京12月1日电 （张萌）据新华社报道，北京时间昨日凌晨，暗物质粒子探测卫星“悟空”在太空中测量到电子宇宙射线的一处异常波动，这一神秘讯号首次为人类所观测，意味着中国科学家取得了一项开创性发现。下面就让我们一起来看看，暗物质是指什么？“悟空”究竟有哪些新发现？

“悟空”科学应用系统副总师范一中在介绍研究成果（图片来源：新华网）

寻找暗物质好比与“幽灵”捉迷藏

暗物质被比作“笼罩在二十一世纪物理学天空中的乌云”，找到并研究暗物质被认为将是继哥白尼日心说、牛顿万有引力定律、爱因斯坦相对论以及量子力学之后，人们认识宇宙的又一次重大飞跃。

很多科学家认为，宇宙中有大量的、看不见的东西，即暗物质。众所周知，太阳是银河系中的一颗恒星，围绕着银河系中心转动，我们可以测量出它的转动速度；除了测量，我们也可以通过牛顿和爱因斯坦的理论算出太阳的转动速度。但是，测量出的速度要比算出的速度快很多。为了解释这一现象，科学家们提出了暗物质的概念。现在比较流行的一种说法认为，暗物质是一种具有弱相互作用的粒子，被称为WIMPs，李政道和杨振宁就是因为研究弱相互作用而获得了诺贝尔奖。【详细】

暗物质通常被认为是由一些目前人类未知的基本粒子直接构成的，它没有内部结构。不过这一推论并不能完全匹配现有的观测资料，因此也有人认为暗物质不仅有内部结构，甚至还可能藏有智慧生命。由于暗物质既不发光，也不参与电磁作用，所以目前人类还无法利用任何光学或电磁观测设备直接“看”到暗物质，只能通过引力产生的效应感受到它的存在，所以寻找暗物质的过程就好比与“幽灵”捉迷藏。【详细】

“悟空”在“天上”寻找暗物质湮灭的产物

为了完善基础理论，科学家们设想了许多种方法探测暗物质，主要有天文观测、湮灭产物的寻找、对撞机寻找、直接捕获暗物质粒子四种。我国暗物质粒子探测卫星“悟空”便是四种探测方式中的第二种，它通过探测卫星来寻找暗物质湮灭的产物。在地球表面观测时，由于宇宙射线经过大气层时被屏蔽，导致观测效果并不佳，我国科学家研发出“悟空”，让他翱翔高空，用“火眼金睛”，为我们找到茫茫太空中的暗物质。【详细】

我国科学家研发出的“悟空”是在2015年发射的一颗暗物质粒子探测卫星，它是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。它在太空中开展高能电子及高能伽马射线探测任务，探寻暗物质存在的证据，并研究暗物质特性与空间分布规律。目前，“悟空”累计探测超过35亿个高能宇宙射线，从中搜寻到100多个“奇异”电子，精准度相当于“在上千万人口的城市里找到特定的一个人”。【详细】

在这张蟹状星云合成照片中，物质和反物质粒子以接近光速的速度被喷射出来（图片来源：《经济日报》）

“悟空”有哪些新发现？

此次“悟空”最引人瞩目的发现是在能谱的高能段出现了一组“异常”数据，这使能谱曲线在这里变得尖锐。参与了“悟空”号结果分析的中国科学院紫金山天文台研究员范一中介绍：“这预示着此处存在能谱精细结构。分析显示，这一结构产生的原因最有可能是暗物质。不过还需要更多数据加以确定。”

“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。”范一中表示，目前“悟空”正以良好的状态持续工作，收集来自深空的更多数据。【详细】