来源:澎湃新闻
SALCuo"L hht+bpHl 北京时间11月30日凌晨2时,暗物质粒子探测卫星“悟空”的首篇论文成果在顶级学术期刊《自然》上在线发表。基于在轨运行的前530天收集的28亿高能宇宙射线,“悟空”科研团队
成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。
+Ag#B* k2uBaj] 值得一提的是,暗物质卫星首席科学家、紫金山天文台副台长常进在发布会上介绍到,数据初步显示,约1.4TeV(万亿电子伏特)处发现了异常的能谱精细结构,可能是新粒子存在的证据,也可能来自于某种天体物理现象。
t>oM%/H 0UjyMEiK 一旦该精细结构被后续数据确认,将是粒子物理或天体物理领域的突破性发现。
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经济适用型”的“火眼金睛”
FB!z#Eim va+m9R0 “悟空”将在下个月迎来发射2周年纪念日。“悟空”卫星是
中国科学院空间科学
战略先导专项的首发星,也是中国首颗天文卫星。取名“悟空”,卫星被寄予了通过“火眼金睛”探测宇宙暗物质的使命。
=n)#!i rgn|24x {~1M 暗物质粒子探测卫星“悟空”号
P^;WB*V Z@nmjj i 占据宇宙95%密度的暗物质与暗能量虽不可见,但科学家们推测,暗物质粒子湮灭和衰变后,可能会产生看得见的普通高能粒子。只是这些粒子的信号十分微弱,容易被宇宙射线背景信号淹没,因此,“悟空”的“火眼金睛”,本质上就是高能量分辨、高空间分辨、高统计量、低本底的高能粒子望远镜。“悟空”探测器具体包括塑闪阵列探测器、硅径迹探测器、BGO量能器和中子探测器4个载荷。
n}5x-SxS0 _w%s(dzk 常进最早在1998年提出了分辨粒子种类的新探测技术,能实现对高能电子、伽玛射线的“经济适用型”观测,尤其适合寻找暗物质粒子湮灭过程产生的一些非常尖锐的能谱信号。所谓能谱,就是电子数目随能量的变化情况。
-faw: ~ i'C/[P 精度最高的电子能谱
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为了寻找暗物质,“悟空”特别关注的特征性信号有三种:伽玛谱线、晕状分布伽玛射线和奇异电子能谱结构。它平均每秒,就能捕获60个高能粒子。
6\mC$: F 2w7@u/OC' 常进介绍道,“悟空”在轨运行的前530天采集了约28亿高能宇宙射线,其中包含约150万25GeV以上的电子,基于这些数据“悟空”给出了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。
9BurjG1k? KM@`YV_"g yh$ ~*UV “悟空”的“火眼金睛” 新华社 贺萌 图
gyg|Tno 4sQ~&@[Q+ 比起国外的空间探测设备,如
美国费米卫星和丁肇中先生领导的阿尔法磁谱仪, “悟空”卫星的电子宇宙射线的能量测量范围有显著提高。
Bf(Mot^ )#mW7m9M# 其次,“悟空”测量到的万亿电子伏特级别的电子 “纯净”程度最高,也就是其中混入的质子数量最少。
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U'n G`WzJS*}v 最后,“悟空”卫星首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在约1 TeV处的拐折,该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力,其精确的下降行为对于判定部分(能量低于1 TeV)电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。
#nDL yEnKUo[ 异常的尖锐能谱
2}@*Ki7 <H_LFrB$W 更加惊喜的是,在1.4TeV处,“悟空”的数据里呈现出一个尖锐结构,这是之前所有人都未曾预测到的。
WMA*.$Zi `|NevpXY1 "mG!L$ z22N7W=7 在1.4TeV处呈现出一个尖锐结构
X)Ocn`| ~Gwas0eNa 中国科学院大学常务副校长吴岳良院士解读认为,除非有新的机制,否则天体物理将不能给尖锐能谱提供合适的选项。也就是说,尖锐能谱可能给暗物质的存在提供了新的证据。
rcW#6VZ= yT 2vO_rH 暗物质卫星科学应用系统副总师、紫金山天文台研究员范一中说道,“悟空”仍需要更多的时间,来排除数据波动的影响。这个异常如果最后得到确认,留给理论物理学家的选择并不多:这是一种能量非常高的粒子,速度只比光速慢十万亿分之一,且
距离地球很近。
BiI{8`M!$x GMyoSe%1/ 常进说道,目前,“悟空”运行状态良好,可以打满分,正在持续收集数据。他
希望,在明年年底的时候,能够对此有更明朗的判断。