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悟空探寻了宇宙近两年,终于有所发现!

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发表于 2017-12-7 23:06:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
一睁眼,“悟空”刷爆了朋友圈!11月30日,暗物质粒子探测卫星(“悟空”)第一批研究成果在英国《自然》杂志上发表。

从2015年12月17日发射至今,“悟空”探寻了近两年,巡天4遍,捕捉和分析了35亿个高能粒子,获得了高能电子宇宙线能谱。
悟空探寻了宇宙近两年,终于有所发现!59 / 作者:呃呃 / 帖子ID:28224,108909

从2003年“双星计划”启动到“悟空”发射之前,我国未曾发射一颗空间科学卫星。当时,国际上共完成了5000多项空间科学实验项目,而中国只进行了100项左右。

而且天文学家称,在如今的宇宙中,我们只弄清了5%,剩下的95%是由这些看不见的暗物质和暗能量组成的。

暗物质对于我们很多人来说已经不是什么新鲜名词,它经常出现在科幻小说、科幻电影里。但它到底是什么,或许没有多少人能说的清楚,就算在天文学界它也依然是个谜。

不过,暗物质与我们确密切相关。不知你有没有想过一个问题,太阳系围绕银河系的中心,以非常快的速度旋转,但是为什么没有因为速度过高而飞离银河系的中心呢?是否还有其他看不见的物质,通过引力拉着太阳?而这些看不见的物质,就是天文学家所说的“暗物质”。探究暗物质的物理本质,成了国际上粒子物理和天体物理领域最重大问题之一。

目前,人类共发射了四颗暗物质探测卫星,分别是阿尔法磁谱仪AMS-02(the Alpha Magnetic Spectrometer)、美国费米卫星Fermi-LAT(the Large Area Telescope on the Fermi Gamma-Ray Satellite)、日本的CALET卫星(CALorimetric Electron Telescope)以及中国的“悟空”。

“悟空”采用了中国科学院紫金山天文台研究人员自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法,实现了对高能(5 GeV - 10 TeV)电子、伽马射线的“经济适用型”观测;测量到的TeV级电子的“纯净”程度最高(也就是其中混入的质子数量最少),能谱的准确性高;测量的能量区间也非常宽(GeV - 10TeV),这也是正在运行的空间高能宇宙线探测器中最宽的;位置分辨优于60微米、本底较已有探测器降低5倍。
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为了保证科学目标的实现,在暗物质卫星研制的4年时间里,方案阶段就用了16个月。之所以方案论证和方案设计时间长,是因为暗物质卫星采取了以载荷为中心的卫星一体化设计,卫星平台围绕载荷而建。最终,卫星的载荷平台比达到了3.2:1。

“因此,暗物质的空间探测需要的是高能量分辨、高空间分辨、高统计量、低本底(即噪声)的高能宇宙线望远镜。”常进表示。为了达到上述目标,研究团队自2011年12月立项之后即刻启动自主研发,历经四年时间,终将“悟空”送上天空。

在“悟空”530个日夜的辛劳记录下,科学家终于发现了一些前所未有的迹象:电子宇宙线能谱在1.4万亿电子伏处出现了一个尖峰!于是,他们推测,这些质量达到了1.4万亿电子伏左右的“新物理粒子”,可能就是人类长期以来寻找的暗物质。
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至于暗物质会不会有用,那就更不好说了,比如当年案因斯坦也不知道量子力学和相对论有啥价值,但是今天我们用到的手机、计算机这些东西,跟这些科学发现都息息相关。

特殊的设计让暗物质粒子探测卫星从一开始就“不走寻常路”,而每一步都需要工程总师负责任地“拍板”。目前“悟空”卫星运行状态良好,正持续收集数据,一旦在~1.4 TeV处存在的能谱精细结构得以确证,将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。
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