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中国“悟空”卫星发现暗物质?令整个科学界兴奋

时间:2017-12-01 15:02:54

  11月30日凌晨,著名科学期刊《自然》杂志在线发表的中科院暗物质粒子探测卫星“悟空”最新成果显示,中国有可能成为全球第一个发现暗物质存在的国家。科学界普遍认为,如果这一发现成真,将是天体物理学界近年来最重大的发现。中国科学院国家天文台研究员、宇宙暗物质与暗能量研究团组首席科学家陈学雷11月30日接受《环球时报》记者采访时表示,随着中国近年来开始拥有世界一流的观测设施,未来的重大科学发现一定会越来越多。

  发现暗物质意义有多大?

  《自然》杂志发布的信息显示,“悟空”卫星的科研人员成功获得目前世界上最精确的高能电子宇宙线能谱。其中的数据表明,宇宙空间存在着“质量为1.4万亿电子伏左右的新物理粒子”。科学家推测,它可能就是人们长期以来寻找的暗物质。

  这一消息迅速轰动了整个科学界。美国《太空》网站称,中国科学卫星通过分析太空中的宇宙射线,正在确定暗物质的身份。印度《经济时报》则描述说,中国暗物质探测卫星发现的神秘信号,让科学家接近确认这种“看不见也摸不着”的神秘存在。

  暗物质究竟是什么?为什么证明它的存在会引起科学界如此大的反响?《太空》网站介绍称,暗物质是现代天体物理学最重要的基石概念之一。上世纪30年代以来,天文学家发现在星系级别的宇宙尺度上,越来越多的天体运行规律与万有引力定律矛盾,就算把所有观察到的物质全都算上也远远不够,需要有额外的引力才解释得通。是万有引力定律出错,还是另有解释?由此科学家提出了暗物质的概念,这是一种“看不见也摸不着”的特殊存在,而且数量比普通物质更多,才能产生足够的额外引力。现代天文学就是建立在这个设想上的,按照计算,95%的宇宙是由这些看不见的暗物质和暗能量组成,而我们看到的宇宙普通物质仅占5%。

  尽管时至今日,各种天文观测,包括星系团的引力透镜效应、早期宇宙微波背景辐射的温度不均匀性等都暗示宇宙中存在大量暗物质,但人类毕竟从来没有更直接的证据证明暗物质真实存在,这也使得现代天文学的基础总让人觉得不够牢固。陈学雷告诉《环球时报》记者,暗物质本身是一个非常重要的科学研究对象,人类始终没搞清楚暗物质究竟是什么东西。它不但看不见摸不着,还有更多让普通人难以理解的神奇特性。目前的研究显示,暗物质远比普通物质多,它可能像幽灵一样充满了我们身边的每个空间;但暗物质又与普通物质几乎没有相互作用,可以不受任何阻碍地穿透任何容器甚至我们的身体。因此这次若真能发现暗物质,它的科学重要性不言而喻,甚至可能推动物理学的又一次飞跃。

  寻找暗物质有三种方法

  正是因为寻找暗物质有如此重大的意义,国际上已在暗物质探测方面耗资数百亿美元,主要寻找手段包括模拟宇宙大爆炸的过程,利用大型强子对撞机“撞”出暗物质粒子;在不受宇宙射线影响的地下深处,直接探测暗物质粒子;利用暗物质湮灭或者衰变时会产生普通物质粒子的原理,在太空寻找这些粒子从而间接探测暗物质的存在。而“悟空”就是用的第三种方法。

  2015年12月16日,“悟空”卫星被送入太空。它携带的探测器在测定粒子能量、方向、电荷,包括粒子鉴别方面,都达到世界最高水平。《太空》网站形容称,“悟空”将人类对宇宙高能粒子的直接测量范围扩展到目前为止的最高水平。它每天平均可探测500万个高能粒子,在轨工作530天,已经测量和记录了超过35亿的高能粒子。

  不过陈学雷也提醒说,“现在就开始庆贺找到暗物质还为时尚早,‘悟空’卫星目前还只是间接探测,只是发现了一些信号可能和暗物质有关系,但现在还无法下定论。”他进一步解释说,“如果不是暗物质的话,也有几种可能性:一是这些信号是普通天体物理过程的产物,意义就比较一般了;二是发现这些信号不是暗物质发出的,而是一种更为出乎我们意料的东西,那么此次发现的意义会比发现暗物质还要重大。”

  中国开始与世界一流科研工作者竞争

  在“悟空”卫星成果发布会上,中国科学院院长白春礼说:“也许在人类科学发展的历史上,大家会记住今天。因为中国科学家已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。”据介绍,近年来,中国已发射了暗物质探测卫星“悟空”、量子科学实验卫星“墨子”、微重力科学实验卫星“实践十号”和硬X射线卫星“慧眼”等4颗科学卫星,并逐步开始获得丰硕的科研成果。

  对于中国天文界接连取得的成就,陈学雷表示,“以前中国天文界的设备与先进国家相比落后好多年,所以我们经常只能借用别人的设备和数据做研究,或者干脆就只能做一些冷门的项目。如今我们终于开始拥有一些世界一流设备,这也意味着我们真正开始进入和世界一流科研者竞争的状态。中国的科研工作者不比任何人差,未来的重大科学发现一定会越来越多。”

来源:环球网  
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