悟空衛星重大發現暗物質研究取得重要進展暗物質是什么

來源:新華網 2017-11-30 13:28 http://www.xbkwei.com/

　　暗物質，我們如何才能找到你？

　　當我們仰望星空時，除了太陽、月亮、星星外，感覺宇宙空蕩蕩的。然而這只是一種錯覺：

　　現代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、宇宙膨脹行為的研究表明：宇宙的密度由約4.9%的普通物質，26.8%暗物質和68.3%的暗能量組成。這是什么概念？也就是說，我們能看到的普通物質在整個宇宙中只占不到5%。剩下95.1%的宇宙組分，我們都看不到。由于看不到，科學家們姑且稱之為暗物質和暗能量。

　　這里所說的“看不見”，不單單是說用我們的肉眼在可見光波段看不見，而是說不論探測什么波段的電磁波，比如無線電、紅外線、紫外線、X射線等，都看不到它。也就是說，暗物質幾乎不發出任何波段的電磁輻射。

　　曾經有這樣一段話來形容暗物質：科學家們深信，有一種神秘的物質，它們就像幽靈一樣彌漫在我們每個人周圍，它可以輕易穿過每個人的身體而又不被人察覺。

　　如此神秘而又重要的存在，讓暗物質成為現代天文學和物理學的一大謎團。發現暗物質，成為重大科學前沿。暗物質帶來的問題也因此被認為是“籠罩在當前物理學天空中的烏云”。

　　圖為我國暗物質粒子探測衛星“悟空號” 中科院供圖

　　那如何才能找到暗物質？由于暗物質既不發光，也不參與電磁作用，人們目前只能通過引力產生的效應感受到它的存在，但一直還沒有確鑿的證據說“這就是暗物質”。目前，世界上有很多科學團隊在試圖找到它。主要有三種方法：

　　第一種是利用粒子對撞設備，看能否在實驗中產生暗物質，這方面的代表是歐洲的大型強子對撞機。

　　第二種是在很深的地下挖個大坑，在坑底放上精密儀器來探測暗物質。到地下去的目的是為了屏蔽空氣中宇宙射線的影響。位于中國四川南部地底深處的錦屏地下實驗室就是全球最深的暗物質探測實驗室，已于2010年投入使用。

　　第三種是在太空進行間接探測，比如多國合作的阿爾法磁譜儀項目，“阿爾法磁譜儀2”自2011年被送至國際空間站后已分析了410億個初級宇宙射線事件，結果顯示暗物質可能存在。中國2015年12月17日發射的暗物質探測衛星“悟空”，也是在太空展開的探測行為。

　　為什么可以通過太空間接探測暗物質呢？原理是這樣的：

　　根據人們已知的物理規律，來自宇宙空間的粒子能譜（能譜指的是粒子數目隨能量的變化情況）有其特定的分布，一般是隨著能量升高其數目逐漸下降。如果能譜出現異常，便意味著可能有新的物理原因。根據目前理論物理學家的推測，如果暗物質粒子相互碰撞并湮滅，將可能產生高能電子。那么到空間去精確地探測高能電子能譜，就有可能發現暗物質存在的蛛絲馬跡。“悟空”的核心使命就是在宇宙電子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。

　　在中國科學院11月27日召開的新聞發布會上，我國暗物質粒子探測衛星“悟空號”首席科學家常進對外宣布：“悟空”衛星在軌運行的前530天共采集了約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。基于這些數據科研人員成功獲取了目前國際上最精確的電子宇宙射線探測結果。該成果于2017年11月30日(北京時間)在Nature雜志在線發表。