程醉

2015年12月17日8時12分，“悟空”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空?！拔蚩铡笔且恢环浅Ｇ趭^的“猴子”，它每天要繞地球飛行15圈，每圈4萬多千米，從不偷懶。

“悟空”是一顆主要用來探測暗物質(zhì)的人造衛(wèi)星。準(zhǔn)確地說，“悟空”就是一臺空間望遠(yuǎn)鏡，其有效載荷質(zhì)量為1410千克，主要由塑閃陣列探測器、硅陣列探測器、電磁量能器和中子探測器組成。它可以探測高能伽馬射線、電子和宇宙射線，還能測量高能粒子的能量、方向和電荷，以及鑒別粒子的種類。

“悟空”上天可謂是重任在肩，它是我國第一顆暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星，所以它的任務(wù)就是去尋找暗物質(zhì)粒子，研究暗物質(zhì)特性與空間分布規(guī)律，以及探尋宇宙射線的起源，并觀測高能伽馬射線的。

原來，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了許多星系中都存在額外的、看不見的引力源，還發(fā)現(xiàn)宇宙的總質(zhì)量應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已知物質(zhì)的總質(zhì)量。種種未知現(xiàn)象都迫使科學(xué)家們提出，宇宙中或許還存在著一種“暗物質(zhì)”。

暗物質(zhì)，顧名思義就是我們通過眼睛和其他設(shè)備看不到的物質(zhì)。我們已知的各種物質(zhì)基本上都要受電磁力的影響，要么吸收光，要么反射光，要么就自己發(fā)光。但暗物質(zhì)不受電磁力的影響，所以我們難以看到它。大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，暗物質(zhì)應(yīng)該是一種大質(zhì)量、弱相互作用的粒子。滿足這個要求的候選粒子不止一種，所以暗物質(zhì)不是某類具體的粒子，而是一個總稱。

看也看不見，摸也摸不著，那我們是如何知道暗物質(zhì)存在的呢？

這還得靠科學(xué)家，他們在觀測星系旋轉(zhuǎn)的時候，發(fā)現(xiàn)所有能觀測到的物質(zhì)提供的引力，無法抵消星系旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力。但是，星系中的星體并沒有越轉(zhuǎn)越遠(yuǎn)，導(dǎo)致星系解體。所以他們認(rèn)為，正是星系里比已知物質(zhì)多得多的暗物質(zhì)提供了額外的引力。

那我們要怎樣才能找到傳說中的暗物質(zhì)呢？

“上天、入地、對撞機(jī)”，找暗物質(zhì)的方法不外乎這三種。

“悟空”的任務(wù)就是上天，采用空間間接探測法，“捕捉”暗物質(zhì)互相湮滅時產(chǎn)生的痕跡。根據(jù)我們現(xiàn)有的知識來看，暗物質(zhì)可能很穩(wěn)定，但是偶爾相撞就會發(fā)生湮滅。湮滅之后，可能就會產(chǎn)出特定速度的普通物質(zhì)和反物質(zhì)。

“悟空”可以根據(jù)觀測到的宇宙中加速的電子來找到暗物質(zhì)的蹤跡。簡單地說，“悟空”在觀測中突然發(fā)現(xiàn)某一速度的電子射線數(shù)量變多了，但增加的這塊又無法用現(xiàn)有理論來解釋，那么它們就很可能來自于暗物質(zhì)的湮滅。

全世界各國的科學(xué)家都希望能夠第一個觀測到增加的這部分電子射線，從而獲取暗物質(zhì)的蛛絲馬跡。除了我國的“悟空”外，還有價值20億美元的阿爾法磁譜儀和價值7億美元的費(fèi)米空間望遠(yuǎn)鏡。然而，“悟空”是迄今為止觀測范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星。

說到這里，我們得先科普一個單位“TeV”。 TeV為萬億電子伏特，相當(dāng)于可見光能量的一萬億倍。阿爾法磁譜儀和費(fèi)米空間望遠(yuǎn)鏡無法對萬億電子伏特以上的電子射線進(jìn)行觀測，而“悟空”則可以對空間進(jìn)行最高能段（4.6TeV）的電子譜直接觀測。并且，“悟空”對宇宙射線觀測得更為仔細(xì)。

說了這么多“悟空”的好話，莫非它真的發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)粒子？

非也，非也?！拔蚩铡崩鄯e探測到了幾十億個高能粒子，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，我國科學(xué)家繪制出了目前世界上最精確的電子宇宙射線能譜。同時，“悟空”觀測到在0.9TeV的地方，能譜發(fā)生了一次“拐折”；在1.4TeV的地方電子數(shù)目偏高，發(fā)現(xiàn)一個尖峰狀精細(xì)結(jié)構(gòu)；最后就是在最高能的地方，似乎能譜又翹起來了。

第一個“拐折”對于理解電子的加速過程具有重要的意義，也可能意味著這里隱藏了有關(guān)暗物質(zhì)的信號。第二個尖峰狀精細(xì)結(jié)構(gòu)是完全出乎預(yù)料的，如果能被今后積累的數(shù)據(jù)所證實(shí)，無論它是來源于暗物質(zhì)，還是某種特殊性質(zhì)的天體，都是以前大家沒有認(rèn)識到的全新現(xiàn)象。第三個點(diǎn)同樣還需要更多數(shù)據(jù)來驗(yàn)證。

簡單地說吧，“悟空”這兩年的探測成果還不能讓我們確認(rèn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)。它主要是探測到了一些反常的高能電子，也許這些電子就是暗物質(zhì)湮滅的產(chǎn)物。隨著下一步對這些新現(xiàn)象的驗(yàn)證和研究，很可能會為我們帶來激動人心的消息。endprint