12月17日8時12分，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運載火箭成功將暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定轉(zhuǎn)移軌道。中新社記者 張素 攝
中新社酒泉12月17日電 中國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星17日在酒泉成功發(fā)射，一時間“暗”成為熱搜字。記者采訪相關(guān)專家，解析這顆衛(wèi)星如何“棄明投暗”。
若明若暗：預示著物理學的又一次革命
暗物質(zhì)是什么？暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星首席科學家常進的解釋是“不發(fā)光，不發(fā)出電磁波，無法用任何光學或電磁觀測設備直接‘看’到”。
最早“發(fā)現(xiàn)”暗物質(zhì)的是瑞士天文學家茨威基。20世紀30年代，他提出“在星系團中看得見的星系占總質(zhì)量的1/300以下，而99%以上的質(zhì)量是看不見的”。隨后的宇宙觀測結(jié)果逐漸驗證該觀點的可信性。
由于暗物質(zhì)等新發(fā)現(xiàn)動搖了已有理論假設，人類如今依然面臨“宇宙是由什么構(gòu)成的”這一難題。根據(jù)最新天文觀測結(jié)果，宇宙被分為普通物質(zhì)(5%)、暗物質(zhì)(26.8%)、暗能量(68.3%)。
“了解暗物質(zhì)的性質(zhì)，對于我們理解宇宙中星系、星系團等如何在宇宙演化過程中形成具有重要的意義?！敝袊茖W院高能物理所研究員張新民說。另一方面，人類雖已面向普通物質(zhì)建立了標準模型，“暗物質(zhì)是目前最明確的突破了標準模型的觀測現(xiàn)象，將帶我們走進基本粒子更深入細微的結(jié)構(gòu)”。
包括諾貝爾物理學獎得主李政道在內(nèi)的學者認為，當前物理學面臨的狀況與19世紀末、20世紀初誕生相對論和量子力學時類似，暗物質(zhì)便是一個關(guān)鍵突破口。
暗送秋波：三種探測方法互為補充
科學家稱，雖然從未直接‘看到’宇宙中存在這種物質(zhì)，但卻發(fā)現(xiàn)了由于這種物質(zhì)的引力作用對于其他可見的物質(zhì)運動的影響。
暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星項目組成員馮磊介紹，支持暗物質(zhì)假說主要觀測證據(jù)之一是旋轉(zhuǎn)曲線，“漩渦星系的吸引力所需質(zhì)量遠遠超出觀測到的物質(zhì)總量，由此推斷另外一種物質(zhì)存在”。而宇宙線在通過大質(zhì)量的物質(zhì)周圍時發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在子彈頭星系團發(fā)現(xiàn)導致光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)的地方?jīng)]有“看得見的物質(zhì)”，也是暗物質(zhì)存在的旁證。
目前探測暗物質(zhì)粒子方法大致有三種。第一是已知標準模型粒子和暗物質(zhì)粒子相互作用的直接探測，比如歐洲核子中心的大型強子對撞機。第二是標準模型粒子之間相互作用產(chǎn)生暗物質(zhì)，比如歐洲D(zhuǎn)AMA團隊、美國LUS團隊和中國四川錦屏團隊。第三是暗物質(zhì)粒子和暗物質(zhì)粒子相互作用的間接探測，比如放置在國際空間站的阿爾法磁譜儀2號、日本量能器電子望遠鏡、中國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星。
常進說，這三種方法互為補充、互相印證。“如果在太空找到一種暗物質(zhì)粒子，而它的質(zhì)量超過現(xiàn)有加速器的能量上限，意味著必須再提高加速器能量”。
柳暗花明：打開窗陽光就會照進來
從20世紀30年代至今，科學家們通過觀測暗物質(zhì)如何影響普通物質(zhì)，模擬其引力效應，對其性質(zhì)有了初步推斷，比如電中性、密度小、速度快，測算暗物質(zhì)粒子每秒運動速度為220千米，應來自于宇宙大爆炸并播下宇宙絲狀結(jié)構(gòu)的“種子”，其分布可能不均勻等。
“由于人們不了解暗物質(zhì)，不得已稱它們‘暗’。一旦發(fā)現(xiàn)了它們是什么，隨著研究的深入將會賦予新發(fā)現(xiàn)粒子很多名字?！敝袊茖W院國家空間科學中心主任吳季說。
不過，暗物質(zhì)究竟何時發(fā)現(xiàn)仍難以估計。常進說，中國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星將尋找暗物質(zhì)粒子湮滅或衰變產(chǎn)物，但湮滅必須積累到一定程度，或是儀器靈敏度足夠高時才有可能發(fā)現(xiàn)，也無法使用單一標準衡量“觀測到什么就表明是暗物質(zhì)”。
“探測器是一個望遠鏡。一旦正常工作，相當于為我們打開一扇新的窗口，陽光就會照進來。”常進說這扇窗將會看到清晰的物理構(gòu)成，必然逮到許多新奇的物理現(xiàn)象。暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星順利完成、發(fā)射、運行也標志著中國正式加入到空間科學探索的大國行列。（記者 張素）
相關(guān)新聞
更多>>
