中科院公布重大科学发现经悟空卫星的500余天的探寻终有结果

中科院公布重大科学发现经悟空卫星的500余天的探寻终有结果

中科院院长白春礼说，也许在人类科学发展的历史上，大家会记住今天，中国科学家已经从自然科学前沿重大发现和理论的学习者、继承者、围观者，逐渐走到了舞台中央。

中科院公布重大科学发现 经悟空卫星的500余天的探寻终有结果

21世纪经济报道记者日前从中科院获悉，“悟空”卫星在轨运行的前530天，共采集了约28亿颗高能宇宙射线，其中包含约150万颗25GeV以上的电子宇宙射线。基于这些数据，科研人员成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。

中科院公布重大科学发现 经悟空卫星的500余天的探寻终有结果

2015年12月17日，长征二号丁运载火箭发射升空，将中国首颗暗物质探测卫星“悟空”送上500公里预定轨道。近两年后的2017年11月27日，中科院召开关于暗物质卫星科学重大科学发现新闻发布会，紫金山天文台副台长、暗物质粒子探测卫星首席科学家常进向媒体介绍了首批科学成果和新发现。中科院院长白春礼在发布会上表示，也许在人类科学发展的历史上，大家会记住今天，中国科学家已经从自然科学前沿重大发现和理论的学习者、继承者、围观者，逐渐走到了舞台中央。什么是暗物质？万有引力定律证实“暗物质”存在，但从未被直接观测到。天文观测表明，宇宙中的暗物质是人类目前熟悉的普通物质（也就是标准粒子物理模型能解释的物质）的5倍，其物理本质是目前国际上粒子物理和天体物理领域的最重大问题之一。
白春礼在发布会上说，我们对宇宙的认知还远远不够，这些看不见的物质就被暂时称为暗物质。发现暗物质，就自然成为了重大的科学前沿。暗物质粒子探测卫星“悟空”（DAMPE）的核心使命，就是在宇宙线和伽马射线辐射中寻找暗物质粒子存在的证据，并进行天体物理研究。据介绍，“悟空”卫星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（5GeV-10TeV）电子、伽马射线的“经济适用型”观测。1GeV=10亿电子伏特，而1TeV=1万亿电子伏特；人类眼睛最敏感的可见光的能量约为2电子伏特。“悟空”卫星是中国科学院空间科学战略先导专项的首发星，它最早由常进于2005年提出，在原中国科学院基础局、科技部的支持下研制了原理样机。
2011年12月21日该项目被正式列入中国科学院战略先导专项-空间科学专项，常进研究员担任卫星的首席科学家。“悟空”卫星在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”以及“区分不同种类粒子的本领”这两项关键技术指标方面世界领先，尤其适合寻找暗物质粒子湮灭过程产生的一些非常尖锐的能谱（能谱指的是电子数目随能量的变化情况）信号。“悟空”卫星于2015年12月17日发射成功，是中国的首颗天文卫星。“悟空”卫星在轨运行的前530天共采集了约28亿颗高能宇宙射线，其中包含约150万颗25GeV以上的电子宇宙射线。基于这些数据科研人员成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。
该卫星的探测器由紫金山天文台、中国科学技术大学、近代物理研究所、高能物理研究所与国家空间科学中心联合研制。瑞士的日内瓦大学、意大利国家核物理研究院也参与了硅子探测器的研发。卫星平台由中科院微小卫星研究院研发，地面科学应用系统由紫金山天文台负责建设。 施普林格·自然中国区科学总监Ed Gerstner博士在发布会上说，伟大的科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）曾说过，在科学探索中能听到的最激动人心的一句话， 即在最重要的新发现之前出现的短语， 不是“尤里卡，我找到了！” 而是“嗯。。。这挺奇怪！” “悟空卫星团队报告的结果也是如此，现在还不知道这些结果代表着什么，但是这些结果是出乎意料之外的，所以它们有潜力改变人类看待宇宙的方式。”他总结。
“悟空”发现了哪些跟过去研究的不同点？据常进介绍，与之前结果相比，“悟空”卫星的电子宇宙射线的能量测量范围比起国外的空间探测设备（AMS-02，Fermi-LAT）有显著提高，拓展了人类观察宇宙的窗口。另外，“悟空”卫星测量到的TeV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。第三，“悟空”卫星首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在~1TeV处的拐折，该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力，其精确的下降行为对于判定部分（能量低于1TeV）电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。常进还介绍，“悟空”卫星的数据初步显示在~1.4TeV处存在能谱精细结构。
目前“悟空”卫星运行状态良好，正持续收集数据，一旦该精细结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。“目前我们还需要更多的数据，需要‘悟空’继续去收集。”常进说，未来三到五年或有更多的成果发布。21世纪经济报道记者从发布会上采访获悉，目前关于暗物质的研究，以美国为代表的发达国家已经有大量的投入，投入资金数百亿美元。
多个国家均在布局这一基础物理研究最前沿领域，竞争激烈。白春礼介绍，未来中国科学院对基础科学前沿还将继续给予特别的关注，支持和组织中国科学家向重大科学前沿问题提出挑战。中科院不但在地面大科学装置方面有了很大的提升，如不久前建成的500米口径球面射电望远镜--FAST和散裂中子源，中科院还将重点瞄准引力波探测、宇宙起源和暗物质、太阳活动对人类的影响以及水循环在全球变化中的作用等，继续布局、研制和发射新的空间科学卫星。