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中國“悟空”號可能探測到暗物質存在新證據
2017年11月30日 08:00:27 作者: 來源: 字號 打印 關閉

 新華社記者蔡玉高、喻菲、蔣芳、王玨玢

    距離揭開困擾人類近百年的暗物質謎團,科學家們又向前邁進重要一步。通過對中國首顆天文衛星“悟空”號近兩年在軌運行獲得粒子數據的分析,科研團隊在1.4TeV(1TeV=1萬億電子伏特)能段發現了100多個“奇異”電子,這有可能是暗物質存在的新證據。

    30日淩晨2點,《自然》雜誌正式線上發表了“悟空”團隊的這一最新科研進展。

    “也許在科學發展史上,人類會記住今天。”中科院院長白春禮在27日舉行的“悟空”首批科學成果發佈會上表示,隨著數據進一步積累,中國科研團隊可能在暗物質這一最前沿課題上取得實質性突破。

    暗物質被稱為“世紀之謎”。上世紀初,荷蘭天文學家奧爾特等多位科學家相繼提出,宇宙中存在發光很弱或者不發光的暗物質。暗物質是什么?以何種形式存在?和人類又會產生怎樣的聯繫……謎底的揭開,或許會與牛頓力學、愛因斯坦相對論一樣,開啟人類新的物理時代。

    探測暗物質,國際學界正進行一場“世紀賽跑”,相關實驗和設備多達數十個。如美國費米衛星、日本量能器型電子望遠鏡和諾貝爾獎獲得者丁肇中教授領導的阿爾法磁譜儀等。

      2015年12月17日發射升空的“悟空”,是中科院空間科學戰略先導專項的首發星,也是中國首顆天文衛星。它的核心使命是在宇宙線和伽馬射線輻射中尋找暗物質粒子存在的證據。丁肇中教授曾表示,“悟空”是一個很好的實驗。

    “悟空的工作狀態非常好。”衛星首席科學家、中科院紫金山天文臺副臺長常進介紹,在軌運行狀態良好、數倍於同類衛星的數據積累能力,讓它在近兩年的時間裏探測到35億個高能宇宙粒子。利用這些粒子數據,科研團隊獲得了國際上最精確的高能電子宇宙射線能譜,並直接探測到了0.9TeV處的能譜拐折,有望徹底澄清一些低能(低於1TeV)電子是否來自於暗物質。

    最令人驚喜的是,在對數據篩選比對的過程中,團隊在1.4TeV能段發現了高能電子信號超出。“這個超出用現有理論模型很難解釋。”常進表示。

    科學家排除了這是由於儀器導致的測量錯誤,5個中外科學家團隊獨立分析得到了相同的結果,最終確定這些電子確是來自於宇宙空間的物理信號。目前,從35億個粒子中選出的“奇異”電子已有100多個。

    常進解釋,物理上要證明一個新信號是真實的,置信度要達到99.99994%。目前“奇異”電子的置信度達到99.99%,現在還不能排除統計波動,需再積累一段時間的數據。

    中科院院士、中國科學院大學副校長吳岳良分析,這些“奇異”電子信號可能有兩個來源,要麼來自於暗物質湮滅,要麼來自於脈衝星或超新星遺跡,目前看來前者似乎更有說服力。

    “無論來自哪,都將是粒子物理或天體物理領域的開創性發現。”吳岳良表示,如果進一步確認是來自暗物質的信號,便可根據“悟空”的探測結果獲知暗物質粒子的品質、湮滅率,以及太陽系附近的暗物質團塊分佈特徵等。

    “不是暗物質更加重要。”白春禮表示,一旦積累的數據足夠有說服力,不管最後斷定是不是與暗物質相關,這一發現都具重要意義。

    2013年,歐洲核子中心確認發現被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子,完成了粒子物理標準模型的最後一塊拼圖。這些“奇異”電子可能表明,“上帝粒子”之外仍有新天地。

    “快則一年,慢則三年,一定會有更加確定的結果。”常進說。(完)

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