中國(guó)科學(xué)家在暗物質(zhì)研究上逐漸走到了舞臺(tái)中央

悟空號(hào)“取經(jīng)”記

著名科幻作家艾薩克·阿西莫夫曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：在科學(xué)探索中，聽到最激動(dòng)人心的話，不是“尤里卡，我找到了”，而是“嗯……這挺奇怪！”恰是在最重要的新發(fā)現(xiàn)之前所出現(xiàn)的那一句。

眼下悟空號(hào)的“取經(jīng)”之旅，似乎就是這樣。

截至目前，包括科學(xué)家在內(nèi)的人類，尚未搞清楚悟空號(hào)帶回的首批成果究竟代表著什么，我們唯一知道的是：這些結(jié)果是“出乎意料之外的”，是“人類此前從未看到過(guò)的”。而在自然科研中國(guó)區(qū)科學(xué)總監(jiān)印格致看來(lái)，就意味著“它們有潛力改變我們看待宇宙的方式！”

兩年前，同樣是在一個(gè)冬天，作為我國(guó)第一顆暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星，悟空號(hào)成功飛天，踏上了 “取經(jīng)”之路。如今科學(xué)家發(fā)布的，正是它在太空遨游530天的結(jié)果，按照3年的設(shè)計(jì)壽命，悟空號(hào)的太空之旅已經(jīng)過(guò)半。留給悟空號(hào)的時(shí)間不多了，人類的腳步可能需要更快些。

530天：中國(guó)科學(xué)家逐漸走到舞臺(tái)中央

多年前，當(dāng)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)“恒星圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)的速度太快”時(shí)，不得不設(shè)想——在銀河系中除了可見物質(zhì)，可能還有其他看不見的物質(zhì)，它們合在一起的引力拉著這些恒星，使其不至于由于速度過(guò)高而飛離銀河系。

人類為此所做的計(jì)算表明，這些“看不見的物質(zhì)”總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)“看得見的物質(zhì)”。于是，前者就被暫時(shí)稱為暗物質(zhì)。

用空間科學(xué)衛(wèi)星工程常務(wù)副總指揮、中科院國(guó)家空間科學(xué)中心主任吳季的話說(shuō)，暗物質(zhì)之所以被稱為“暗”，是因?yàn)槿祟悓?duì)它——這個(gè)比我們?nèi)庋勰軌蚩匆姷奈镔|(zhì)還要多4倍的神秘物質(zhì)知之甚少，目前還只能通過(guò)引力作用進(jìn)行推算。

揭開暗物質(zhì)之謎，因此被認(rèn)為是繼日心說(shuō)、萬(wàn)有引力定律、相對(duì)論及量子力學(xué)之后，基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的又一次重大飛躍——其重要性以及難度之大可見一斑。

目前，人類“捕捉”暗物質(zhì)主要有3種方法，可以形象地稱之為“上天、入地、對(duì)撞機(jī)”。這其中“上天”是間接探測(cè)方法，即“捕捉”暗物質(zhì)互相湮滅時(shí)產(chǎn)生的痕跡。

暗物質(zhì)衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)常進(jìn)說(shuō)，盡管暗物質(zhì)不會(huì)發(fā)光、也不與光作用，普通光學(xué)觀測(cè)也無(wú)法發(fā)現(xiàn)，不過(guò)當(dāng)一對(duì)暗物質(zhì)粒子偶然正碰的時(shí)候，會(huì)同時(shí)湮滅，可能會(huì)放出質(zhì)子、電子及它們的反粒子、中微子和伽馬射線。

換言之，如果能夠精確測(cè)量到這些粒子的能譜，就可能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)存在的蛛絲馬跡。

目前，“上天”的暗物質(zhì)獵手中有3個(gè)較為知名，一個(gè)是安裝在國(guó)際空間站上的阿爾法磁譜儀2號(hào)，一個(gè)是美國(guó)宇航局的費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡，一個(gè)就是中國(guó)的悟空號(hào)，而相比之下，悟空號(hào)是迄今為止觀測(cè)能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星，超過(guò)國(guó)際上所有同類探測(cè)器。

如今，發(fā)布的數(shù)據(jù)結(jié)果也再次證實(shí)這一點(diǎn)：悟空號(hào)實(shí)現(xiàn)了國(guó)際上最精確和最高效的探測(cè)，與之相應(yīng)的是，悟空號(hào)為人類觀測(cè)宇宙打開了一扇新的窗戶，并為人類判斷暗物質(zhì)是否存在提供了“關(guān)鍵性數(shù)據(jù)”。

11月27日，這批成果在中國(guó)科學(xué)院發(fā)布時(shí)，成功吸引了10多家外國(guó)媒體登門采訪——這在該院學(xué)術(shù)成果發(fā)布?xì)v史上還是頭一回，在整個(gè)中國(guó)學(xué)術(shù)界也十分罕見。