"悟空"為什麼"能"? 首批科學成果三宗"最"

中國暗物質粒子探測衛星“悟空”于北京時間30日正式公佈首批重要科學成果。這只來自中國的“頑猴”出手不凡，僅兩年的觀測結果就發現了前所未有的現象，或有望揭開暗物質的神秘面紗。

 

“悟空”究竟“能”在哪？此次發現是否合乎當初的科研目標？有可能取得的成果將會是何種級別……暗物質衛星科研團隊為公眾分析首批科學成果的三宗“最”。

 

最“經濟適用”的衛星

 

花費小、本領大，看得清、測得準。談到2015年底發射的暗物質衛星“悟空”，專家一致給予“性價比”很高的評價。

 

天文學家發現，銀河系週邊恒星圍繞銀河系中心旋轉的速度“太快”，因此，在銀河系中除了可見物質之外，一定還有其他看不見的物質，他們合在一起的引力“拉著”這些天體，使其不至於由於速度過高而飛離銀河系。為此所做的計算表明，這些看不見的物質總量是普通物質的5倍以上，它們就是“暗物質”。

 

“悟空”在太空中的任務，就是通過間接方法，捕捉暗物質湮滅、衰變的蛛絲馬跡。在這一方面，造價數億至數十億美元的費米衛星、阿爾法磁譜儀目標類似，但“悟空”項目耗資不到1億美元，堪稱“經濟適用”的典範。

 

雖然花錢少，但本領一點不打折。衛星首席科學家常進介紹，“悟空”在同類設備中擁有工作能段最高、能量解析度最高、粒子鑒別本領最強3項“絕技”。

 

“‘悟空’具有百萬選一不出錯、同時看100萬倍能量範圍的能力。説‘火眼金睛’一點也不為過。”常進説。

 

最“意外”的發現

 

“悟空”降妖伏魔，源於兩次“意外”。

 

1997年，美國宇航局在南極開展南極長週期氣球項目ATIC，主要目標是觀測高能宇宙射線，電子、伽馬射線本不在觀測之列。

 

“這是個機會！”常進意識到，美國選擇的南極，是地球上觀測高能電子獨一無二的窗口。他一遍遍給南極項目負責人發郵件，闡述自己的觀測構想。

 

經過一年多驗算、證明，這一最初被認為“瘋狂”的計劃最終得到支持。此後7年，常進3次參與南極觀測，在3000多萬個宇宙線粒子裏成功找到210個超出正常能譜的高能電子。2008年，以常進為第一作者的論文在《自然》雜誌發表。在文中，常進論述了電子“超出”可能來自暗物質湮滅，“搭便車”的研究最終獲得了國際矚目的成就。

 

第二次“意外”出現在“悟空”上天后。衛星科學應用系統副總師範一中説，本來所有的注意力都放在以前實驗結果中的“超出”能段，誰也沒想到，在更高的1.4TeV能量處，會再發現異於正常能譜的“奇異”電子。

 

“這可能會是‘悟空號’最重要的發現。科學就是這樣，無心插柳、種瓜得豆，你永遠不知道下一秒會有什麼驚喜。”范一中説。

 

最令人期待的成果

 

“從未預想的成果”“激動人心的發現”……對於此次公佈的“悟空”成果，《自然》中國區總監印格致毫不吝惜地給予了極高評價。

 

雖然目前積累的粒子數量還不足以確證“發現”，“悟空”在1.4TeV處捕捉的“奇異”電子，依然引起了物理學者的強烈關注。

 

2013年，歐洲核子中心確認發現被譽為“上帝粒子”的希格斯玻色子。物理學標準模型61種基本粒子的最後一塊拼圖歸位。但這並不是宇宙的最終答案。功德圓滿的模型如果不能突破，也意味著對宇宙新知的探索即將步入一片沙漠。

 

范一中説，1.4TeV能量處的“奇異”電子信號如果得到確認，將超出常規天文模型的解釋範疇，要麼來自暗物質湮滅，要麼來自宇宙中某種奇特的“新型加速器”。

 

“現在看來，最有可能的解釋是來源於暗物質。”中科院院士吳岳良説。

 

“粒子物理領域已經進入下半場，希望‘悟空’能夠得分。按照目前的進度，我們的第二批科學成果預計將在明年底發表。”常進説。（新華社北京11月30日電  記者陳芳、王玨玢、蔣芳)