中国科学家冲在暗物质发现“接力赛”的前沿
  中国科学家第一次举办了暗物质发现阶段性成果的新闻发布会，中科院紫金山天文台副台长、暗物质探测卫星首席科学家常进在2017年11月27日的发布会上介绍了悟空号“亮点纷呈”的探测成果，发布会吸引了境外十多家媒体人士的“登门造访”，这在中科院成果发布会的历史上从未见有过，不仅仅是由于“暗物质物理学”和“暗物质宇宙学”成为了最玄妙、最热门的科学谜题之一，国外的星空爱好者和未来世界的畅想者人数众多的缘故，而是由于中国工程师制造了探测能谱最宽、精度最高的“大国利器”，中国科学家在“火眼金金”的悟空的协助下，在电宇宙射线的探测中获得了迄今最完整的数据，其中的特定能谱的过量电信号可能与“暗物质粒”的作用有关。中国科学家在暗物质发现的征途上获得了关键性的数据，取得了突破性的进展，详细成果以论文的形式发表在2017年11月30日出版的《自然》杂志上，它是国际科学界的顶级期刊

  中国科学家如何实现了能谱最宽、精度最高的电宇宙线的太空检测？“悟空”号暗物质探测卫星在2015年12月17日发射升空，在530天的太空巡游中收集了大约28亿个高能宇宙射线粒，其中包含大约150万个能量在25GeV（GeV为10亿电伏特）的电宇宙射线粒。悟空号是中国科学院空间科学战略先导项目的首发卫星，由紫金山天文台、中国科学技术大学、近代物理研究所、高能物理研究所、国家空间科学中心和中科院微卫星研究院等单位联合研制，瑞士的日内瓦大学、意大利的佩鲁贾大学参与了探测器的研发。悟空号的核心使命是在宇宙线和伽马射线辐射中寻找暗物质粒的证据，开展宇宙射线天体物理的研究。悟空号具有对5GeV到10TeV（TeV为万亿电伏特）之间的电、伽马射线进行检测的能力，它的能量测量范围显著地高于国外同类的太空探测仪器、诸如：费米伽马射线太空望远镜和阿尔法质谱仪，升级版的仪器拓展了宇宙射线的观测频段。搭载在国际空间站的阿尔法磁谱仪2号发现了近地轨道的过量正电，费米太空望远镜在银心区域发现了过量的伽马射线，相比较而言，悟空号是目前国际上观测能段范围最宽、能量分辨率最高的高能粒探测卫星，

  中国科学家如何发现了不同寻常的“暗物质现象”？根据悟空号科学团队的首席科学家、紫金山天文台副台长常进的解读，悟空号首次直接测量到电宇宙射线能谱曲线在接近1TeV处的拐折，该“拐点”反映了宇宙中高能电加速器的典型能力，很多科学家认为，对该拐折的精确测量是正确理解于1TeV的电宇宙射线物理起源的秘匙，尤其是有助于揭示部分能量在1TeV以下的电宇宙射线是不是来自暗物质的湮灭作用。丁肇中领导的“质谱仪团队”从2013年以来一直寻求精确地测量这一拐点。悟空号抢先一步，在科学发现的激烈竞争中拔得头筹。悟空号在接近1.4TeV处发现了能谱精细结构的初步数据，预示着在宇宙空间存在着质量大约为1.4TeV的新粒、它们可能是某种高能天体发射的单一能量的高能电，此前的科学家只在欧洲大型强对撞机的实验中，通过精确地调节实验装置发现了类似的单能量粒束。电宇宙射线的正常能谱变化应是一条平滑的曲线，而根据“悟空”积累的观测数据，中国科学家发现，在1.4TeV的超高能谱段突发了剧烈的波动，相当于在能谱图上出现一个“尖峰”。

  为什么中国科学家没有“急急忙忙”地宣布发现了暗物质？中国科学家首次发现了电宇宙射线能谱在1TeV处的“拐点”，发现了电能谱在1.4TeV处的“尖峰”，中外物理学家对新奇的电信号感到“一筹莫展”，一时半会不能清“悟空”带回的主要成果究竟意味着什么，他们用“出乎意料”、”从未见过”的词汇来表达自己的感受。对“悟空”收集的奇特信号的解读也许能够改变人们理解宇宙运行的方式。尽管中国科学家发现了“拐点”，认为电能谱曲线的“拐点”反映了宇宙中高能电辐射典型的加速能力，猜测曲线在“拐点”处精确的下降行为对判断能量低于1TeV的电宇宙射线是否来源于暗物质起着关键性的作用，但是，现在不能给出肯定的答案，因为这些电既可能来自“暗物质粒”相互的湮灭作用，也可能来自超新星暴和中星的脉冲暴，悟空号首席科学家常进明确地表示，根据现有探测的数据量和理论模型，不能断定“拐点现象”投射了暗物质的踪迹。中国科学家计划在2018年的年底公布“悟空”的第二批科研成果。尽管中国科学家发现了“尖峰”，认为电能谱曲线的“尖峰”可能与新奇粒的行为有关，但是，他们正在搜集更多的数据，确证“尖峰”的精确结构，力求在高能粒物理学的领域获得开创性的发现。

  无论中国科学家发现了理论预言的“暗物质粒”，还是发现了理论未有预言的“新奇粒”，他们在基础科学领域“只有第一、没有第二”的原创性发现都将获得物理诺奖，即使丁肇中的暗物质搜索团队、或其它的国际团队抢先发现了“鬼头鬼脑”的暗物质，中国科学家发现的“拐点”和“尖峰”也将载入物理发展的史册，值得赞美和庆贺！尽管悟空号团队、丁肇中团队、费米卫星团队绘制的电宇宙射线能谱曲线的走向一致，产生了重叠，符合宇宙测量哲学的“等效原理”，反映了自然现象的客观性，但是，中国的“悟空”站得更高、看得更清，实现了高能粒太空探测科学的“弯道超车”，这是在中央电视台前不久播出《辉煌的中国》之后发生的事件，除了悟空“炸开了锅”的成绩，中国各地的“城市经营者”也部署了一个个能够铸就辉煌的“超级工程”。哲学解释学的“等效原理”不仅带来了经济上的竞争，也带来了科学发现的竞赛，唯有第一次的发现者能够获得科学探索的荣誉。在暗物质预言的上个世纪，中国科学家还不是暗物质发现的积极参与者，现在，他们在振兴科学的指引下奔向了科学发现的“前沿阵地”，将宇宙探秘列为了“第一科学”。

  在悟空号后面追赶的有日本和欧盟的科学团队，日本科学家目前正在制定“CTA计划”，这项日本和欧洲多国开展的合作计划是在非洲岛屿和南美洲高原建造100多台伽马射线望远镜，合作计划的目标是发现暗物质的真实面目。欧洲航天局研制的“欧几里得”号太空探测器预计在2020年发射升空，该探测器专门用于搜索宇宙中的暗物质，计划的目标是测绘宇宙中暗物质的大尺度分布结构，确认暗能量的性质。卫星定点在距离地球150万公里的“拉格朗日点”，全球有近千名科学家参入了欧几里得计划的研制。今年的早些时候，瑞士苏黎世大学的天文学家利用“超级计算机”模拟了最大的虚拟宇宙，他们绘制的宇宙星系图谱能够帮助欧几里德计划的科学家制定暗物质发现的“路线图”。欧几里德探测器使用光学途径来发现暗物质，因为暗物质在宇宙的分布非常广泛，需要对银河系之外的宇宙时空大尺度结构进行绘制，利用暗物质的引力效应来研究它们的行为。“欧几里德”号与“悟空”号卫星的探测方式不同，在探测暗物质的目的性上却高度一致。

  （邓如山2017-12-4邮箱：deepmind_123@163.）

  （esestistshaveRushedtoforefrontofthe“reypetition”inthediscoveryofDarkmatter）



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