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香港商報

「悟空」疑抓到暗物質
2017年 12月 01日 03:06    香港商报
 

    首次直測宇宙射線能譜拐折

    「悟空」疑抓到暗物質

    【香港商報訊】記者張麗娟報道:中國首顆暗物質粒子探測衛星「悟空」昨天公布升空近兩年來的首批成果。科學家從觀測數據中發現太空中的反常電子訊號,疑似暗物質踪跡。目前「悟空」正持續收集數據,一旦得以確證,將是粒子物理或天體物理領域的開創性發現。

    探空兩年 采集28億射線

    自2015年12月17日升空至今,「悟空」采集了約28億高能宇宙射線,其中包含約150萬25GeV以上的電子宇宙射線。科研人員根據這批數據,成功獲得了目前國際上精度最高的電子宇宙射線探測結果,并且首次發現電子射線能譜上的精確結構。以上成果已於昨天在《自然》雜誌在線發表。

    最受外界關注的是「悟空」首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在1TeV處的拐折,該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力,其精確的下降行為對於判定部分電子宇宙射線是否來自暗物質起著關鍵作用。同時,令人驚喜的是「悟空」衛星的數據初步顯示在1.4TeV處存在能譜精細結構。目前「悟空」衛星運行狀態良好,正持續收集數據,一旦該精細結構得以確證,將是粒子物理或天體物理領域的開創性發現。

    或直接證明暗物質存在

    天文觀測表明,宇宙中的暗物質比人類目前熟悉的普通物質要多5倍,其物理本質是目前國際粒子物理和天體物理領域的最重大問題之一。暗物質粒子探測衛星「悟空」的核心使命就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,并進行天體物理研究。

    近些年,人類探索暗物質的步伐不斷加快。根據目前的觀測,暗物質的6個特徵已有5個得到確認,這次「悟空」首次直接測量到了電子宇宙射線能譜的拐折,是否意味著找到了暗物質第6個特徵的證據呢?中國科學院紫金山天文台暗物質衛星項目科學應用系統副總師范一中解釋稱,大家之前認為根據拐折怎麼走就可以判斷是不是暗物質,因為暗物質湮滅或衰變時會出現電子流量的變化,在測量上就會看到能譜有很陡的拐折,就像剎車一樣,圖形會直接掉下來。「我們很幸運,我們找到了這個拐折,就是發現了這個『掉』的現象。至於是不是就能判定其就是暗物質,還需要蒐集更多的數據,由更多的物理學家一起來判定。」

    數據成果挑戰現有模型

    中科院院士吳岳良分析,「悟空」觀察到的尖銳電子能譜,可能是品質很大的新粒子,也可能是很近的脈冲星,但前者的可能性更大。這個尖銳能譜給出暗示暗物質粒子可能存在的新證據。

    對於這個重大發現,范一中強調,現在我們對測量的結果很自信,接下來就是需要「悟空」源源不斷傳回的數據。還需要大概2到3年的數據,預計明年或后年,最遲大后年,就可以判定高能段這里到底是不是有一個新的現象。

    但他也坦言,此次數據成果對過去簡單的暗物質理論模型提出了挑戰。范一中認為,以前預計拐折與暗物質有關,但現在這個關系沒有想象的那麼密切,暗物質模型可能要更加复雜,「之前預測都是理論家基於當時的數據進行的解讀,而隨著數據越來越多,解讀準確性會更高」。

    尽管結果還存在一定變數,但并不能否認「悟空」的發現是一項重大突破,中科院院長白春禮指出,如果現在測到的拐折就是暗物質,那當然最好,如果不是,那也是一個很重要的科學新發現,因為畢竟人類已經對暗物質有所預測,而新發現是大家之前從未預測過的。 

 
(來源: 香港商报) 編輯: 肖静文