“悟空”发现疑似暗物质踪迹

新华社北京11月30日电 暗物质,一小我类追寻多年的宇宙魅影,近来被中国“悟空”发清楚明了疑似踪迹。

国际威望学术期刊《天然》于北京时间30日在线宣布,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。这一神秘讯号初次为人类所观测,意味着中国科学家取得了一项首创性发明。

“‘悟空’的最新创造,是引领性原创结果重大冲破。”中科院院长白春礼说,如果后续研究证实这一发明与暗物质相关,将是一项具有划时代意义的科学结果,即便与暗物质无关,也可能带来对现有科学理论的打破。

探听宇宙之谜的火把,传承到新时代的中国人手中。从“东方红一号”到“悟空”,从茫茫深海到浩渺太空,“中国梦”正承载起更多为全人类探寻未知、解答未知的义务。

打开“新窗口”:疑似暗物质踪迹初现?

经由两年持续不美观观测,“悟空”在1.4万亿电子伏特(TeV)的超高能谱段,“定位”了一束明显异于常态的电子宇宙射线。

“之前没有人创造过。”“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进说明,正常的能谱变革应该是一条平滑的曲线,但根据“悟空”观测数据,这里溘然涌现了一处激烈波动,划出一个“尖峰”,意味着此处必有“古怪”。

“现有的物理模型无法说明‘悟空’的最新创造。”《天然》审稿人、一位国际著名的理论物理学家如许评价。

新创造是否就是科学家苦苦追寻的暗物质踪迹?中科院理论物理研究所所长吴岳良说,根据现稀有据和理论模型无法做出判断,但这是“暗示了暗物质粒子存在的可能的新证据”。

暗物质是什么?创造暗物质的意义毕竟有多重大年夜?

当前主流科学界认为,人类已经发明的物质只占宇宙总物质量不足5%,残剩部门由暗物质和暗能量等构成。因为暗物质无法被直接不美观测,与物质互相浸染也很弱,人类至今对它知之甚少。

暗物质的“本相”是以位列21世纪最重要的科学谜团之一。揭开暗物质之谜,被认为是继哥白尼的日心说、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论、量子力学之后,人类熟悉天然规律的又一次重大飞跃。

面临诱人远景,科学家在全球展开竞争,试图第一个找到暗物质的踪迹。天上,把强磁场设备送进太空;地下,深入几千米的大年夜山建造实验室……科学家使出全身解数,用上了多种探测手腕,国际上的相关实验和设备多达数十个。

“‘悟空’用的是探测高能宇宙射线的方法,寻找暗物质粒子泯没的间接证据。”常进说,根据理论模型,暗物质泯没会产生高能伽马射线、高能电子等宇宙射线,一旦找到特定的高能宇宙射线,有望揣摸出暗物质的“庐山真面貌”。

“悟空”得出数据后,研究人员为了消除剖析办法可能发生的干扰,将初始数据分离交由4其中外团队自力剖析盘算,最后得出一致结论:在1.4TeV处确切涌现了异常现象。

这是近年来科学家离暗物质最近的一次创造。常进说,假如进一步研究确认与暗物质相关,人类就可以沿着“悟空”的脚步去找寻宇宙中5%以外的广袤未知,这将是一个超出想象的成就。

“即便无法证实是暗物质的踪迹,‘悟空’也为全人类打开了不美观观测宇宙的一扇新窗口。”常进说。

宇宙捞“针”:“悟空”有哪些特技

《天然》期刊中国区科学总监印格致(EdGerstner)对常进的话深认为然。“科学就是在一个接一个的‘可能’中赓续接近真谛,”他说,“对科学家来说,发明异常未知的那一刻最愉快。”

不过,寻找“异常”与“可能”绝非易事。自2015岁尾发射升空,“悟空”探测了35亿多个高能宇宙射线,从中总共搜寻出100多个异常电子,难度不亚于大海捞针。

“天上的辐射配景太复杂,需要做出区分。”“悟空”科学应用体系总设计师伍健说,与国际同类探测设备对比,“悟空”在“高能电子、伽马射线的能量测量精确度”和“区分不合种类宇宙射线的本事”这两项关键技能指标方面世界领先,尤其适合寻找暗物质粒子湮灭进程中发生的一些异常尖利的旗子暗记。

“就比如在有上切切生齿的城市里找到特定的一小我,既要快,又要准。”常进说。

今朝国际上著名的干系研究项目有美国费米卫星,日本量能器型电子千里镜,以及知名物理学仆役肇中主持的阿尔法磁谱仪等。“悟空”科学应用体系副总师范一中说,比较同类设备,“悟空”明显提高了电子能量观测的上限,获得的电子样本“纯净”程度也最高,这是中国科研人员自立提出的新探测技能,实现了对高能电子、伽马射线的“经济适用型”观测。

喷香港大学物理系副教授苏萌说,关键性的“拐折”由“悟空”初次测量出来,说明中国的暗物质卫星测量程度具有异常独到的优势。

“悟空”研究团队也坦承,今朝数据统计量还不敷,存在必定的统计误差。“我们是‘靠天吃饭’,天上有若干宇宙射线,我们能力测到若干事例。”常进说,要降低统计误差,独一方法是积聚大年夜量数据,这需要更多时间。

好新闻是,“悟空”在轨运行状态很好,估计卫星在天工作时间会大大跨越设计寿命。“悟空”研究团队泄漏,往后两三年是卫星数据剖析的关键时代,收集到目的事例越来越多,绘制的能谱越来越精确,还将有系列重大结果宣布。

摸索“无人区”:中国对准人类科学前沿

不久前,伍健到欧洲的合作伙伴总部拜访,会议室陈设了三个科学实验装配的标志,按时间次序分别是费米卫星、阿尔法磁谱仪和“悟空”。“这是他们从数十个合作项目中选出的、有代表性的实验,在相关领域最有愿望取得成就。”伍健说。

“悟空”对暗物质的探寻,已经逐渐进入科学的“无人区”。但在“无人区”做一个“领跑者”,不是件随意马虎的事。原创思惟、技能实力,这些年来“悟空”研究团队没少被质疑。

上世纪90年代末,因为资金缺乏,常进加入美国一个高能宇宙射线研究项目。起先,他的不美观观测办法得不到美方同行的认同,经由反复模仿和实验验证,美方的南极气球项目终于采用了他的办法,并在高能电子观测方面取得重要进展。

时隔多年,美国团队中一位教授在国际学术会议上提到此事,还连连感叹:“中国的常教授昔时给我们带来一个猖狂的设法主张,结果一举胜利!”

“悟空”用的一个探测器关键芯片需要进口,但当时国外对中国禁运这类芯片。“悟空”研究团队从零开始,研究芯片、改装芯片,最终用本身的技能解决了这一问题。

“成天跟着别人屁股后面搞研究,谈何自立立异?”常进说,“中国的科研人员必定要有自信,外国的技能路线不见得比我们强,关键在于我们找到了精确办法后本身可否守得住。”

站在科学的最前沿,也让中国科学家赢得更多声誉。“我们主导的研究创造,就能把本身的名字署在上面。”范一中说。

从卫星设计、测试起,以常进为首的“悟空”研究团队赓续吸引国表里科研人员加入,今朝已经形成了来自中国、瑞士、意大利等国,人数跨越100名的多学科顶尖人才团队。

从深海载人技巧到量子保密通信,从“天眼”到“悟空”,中国对科学和技能“无人区”的摸索日渐成为常态。“积少成多,国度实力赓续增强,对基础研究赓续重视,让以前弗成能的工作成为现实,也让科学家有机会实现更伟大年夜的妄图。”常进说。