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或揭开一个大秘密,可能首见暗物质

2019-12-10 14:35 来源:未知

  就在刚刚,中科院暗物质粒子探测卫星“悟空”最新探测成果公布:科研人员成功获得了目前世界上最精确的高能电子宇宙线能谱,而悟空探测到的1.4万亿电子伏左右的粒子,有可能就是人们长期以来寻找的暗物质!

【泰国世界日报系北京30日电】距揭开困扰人类近百年的暗物质谜团,科学家们又向前迈进一步。透过对中国首颗天文卫星「悟空」近两年在轨运行获得粒子数据的分析,科研团队在1.4TeV(1TeV=1万亿电子伏特)能段发现100多个「奇异」电子,这有可能是暗物质存在的新证据。《自然》杂誌30日凌晨线上发表「悟空」团队这一最新科研进展。新华社报导,中科院院长白春礼在27日举行的「悟空」首批科学成果发布会上表示,随着数据进一步积累,中国科研团队可能在暗物质这一最前沿课题上取得实质性突破。暗物质被称为「世纪之谜」。2015年12月17日发射升空的「悟空」,是中科院空间科学战略先导专项的首发星,也是中国首颗天文卫星。它的核心使命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。卫星首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进表示,「悟空」数倍于同类卫星的数据积累能力,让它在近两年的时间里探测到35亿个高能宇宙粒子。常进表示,利用这些粒子数据,科研团队获得国际上最精确的高能电子宇宙射线能谱,并直接探测到0.9TeV处的能谱拐折,有望彻底澄清一些低能(低于1TeV)电子是否来自于暗物质。最令人惊喜的是,在对数据筛选比对的过程中,团队在1.4TeV能段发现高能电子信号超出。据报导,科学家排除这是由于仪器导致的测量错误,5个中外科学家团队独立分析得到相同的结果,最终确定这些电子确是来自宇宙空间的物理信号。目前,从35亿个粒子中选出的「奇异」电子已有100多个。中科院院士、中国科学院大学副校长吴岳良分析,这些「奇异」电子信号可能有两个来源,要么来自于暗物质湮灭,要么来自于脉冲星或超新星遗迹,目前看来前者似乎更有说服力。「不是暗物质更加重要。」白春礼表示,一旦积累的数据足够有说服力,不管最后断定是不是与暗物质相关,这一发现都具重要意义。另据中国青年报报导,如今「悟空」迎来首批成果。常进说,与之前人类发现的结果相比:「悟空」的电子宇宙射线能量测量範围,比起国外的空间探测设备有显着提高,拓展人类观察宇宙的窗口。此外,「悟空」测量到的TeV电子「纯净」程度最高——也就是其中混入的质子数量最少,能谱的準确性高。来自中科院的消息显示,目前「悟空」在轨运行状态良好,正持续收集数据,未来还将发布后续成果。

  本文由瞭望智库综编自“科学大院”,不代表瞭望智库观点。

  据中国科学院公布,暗物质粒子探测卫星“悟空”有充分数据证实,在太空中测量到了电子宇宙射线的一处异常波动。这一波动此前从未被观测到,意味着中国科学家取得一项开创性发现,且有可能与暗物质相关。该成果于北京时间30日由国际权威学术期刊《自然》在线发表。 

  “悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进介绍,电子宇宙射线的正常能谱变化应该是一条平滑曲线,但根据“悟空”观测数据,在1.4万亿电子伏特(TeV)的超高能谱段突然出现剧烈波动,呈现一个“尖峰”。这表明,此处必然有一个全新的物理现象。 

银河棋牌 ,  这一现象是否就是科学家苦苦追寻的暗物质踪迹?常进表示,根据现有的探测数据量和理论模型,目前还无法做出断定。但这一疑似暗物质的踪迹,是近年来科学家离暗物质最近的一次重大发现,也将打开人类观测宇宙的一扇新窗口。 

  “‘悟空’的最新发现,是引领性原创成果重大突破。”中科院院长白春礼说,如果后续研究证实这一发现与暗物质相关,将是一项具有划时代意义的科学成果,即便与暗物质无关,也可能带来对现有科学理论的突破。 

  当前主流科学界认为,人类已经发现的物质只占宇宙总物质量不足5%,剩余部分由暗物质和暗能量等构成。由于暗物质无法被直接观测,与物质相互作用也很弱,人类至今对它知之甚少。揭开暗物质之谜,被认为是继哥白尼的日心说、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论、量子力学之后,人类认识自然规律的又一次重大飞跃。

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  那这次,“悟空”究竟找到了暗物质吗?如果找到的是暗物质粒子,对人类而言有什么用?万一找到的不是暗物质,意义何在? 

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  找到暗物质了吗? 

  “悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进表示,首批成果中最令人兴奋的是发现了100多个“奇异”电子,随着电子数量的进一步积累,才能进一步提高该发现的置信度,为人类打开新的观测宇宙窗口。 

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  11月27日,暗物质粒子探测卫星“悟空”首批科学成果新闻发布会在中国科学院举行。新华社记者 金立旺 摄

  中科院院士吴岳良分析,从目前数据分析看,这些“奇异”电子信号可能有两个来源,要么来自暗物质湮灭,要么来自超新星遗迹或是脉冲星。“从目前来看,来自前者的可能性似乎更有说服力。” 

  一旦国际科学界进一步认可其来自暗物质起源,人类就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量、湮灭率,以及太阳系附近的暗物质团块分布等信息,这些都是以前无法得到的。 

  “Maybe,maybe,YES,”《自然》中国区科学总监印格致(Ed Gerstner)则从另一角度阐述科学发现与公众认识之间的“距离”:“每一次发现新的信号,科学界都会为之震动,公众则会反复追问:找到暗物质了吗?科学家却只能回答:可能吧。在前沿科学研究领域,这样的对话可能会延续很多很多年,直到多个方向的研究成果反复互证,科学家们才会最终宣布:是的!我们找到了!” 

  在11月27日举行的首批科学成果发布会上,媒体一直在追问常进何时能找到暗物质。对此,常进表示:“我目前的工作是做好卫星数据的搜集与分析工作。确认找到暗物质,一定是个漫长的过程,需全球科学家协力探索。” 

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  找到暗物质有什么用? 

  暗物质被称为“世纪之谜”。20世纪初,荷兰天文学家奥尔特等多位科学家相继提出,宇宙中存在发光很弱或者不发光的暗物质。 

  “悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进在中国科学院发布暗物质粒子探测卫星首批科学成果(11月27日摄)。新华社记者 金立旺 摄

  暗物质是什么?以何种形式存在?和人类又会产生怎样的联系……谜底的揭开,或许会与牛顿力学、爱因斯坦相对论一样,开启人类新的物理时代。 

  “作为宇宙构成部分中超过25%的存在,怎么可能没有用?”吴岳良院士说,否则何来星系和宇宙结构,何来银河系、太阳系甚至我们人类? 

  中科院院长白春礼说,基础科学从发现到应用往往动辄以百年为计量单位,而这种影响必然是颠覆性的。有了相对论和量子力学,才有了航天、半导体和互联网。作为当今世界最前沿的科学话题,相信暗物质发现的作用,不会亚于它们。 

  “对科学的追求,是人类社会不断进步的主要动力。”常进说,暗物质的作用我们现在无从得知,但寻找暗物质的工作每天都在影响我和我的团队成员。也许再过100年,我们的后代日常生活都离不开暗物质突破后产生的新的理论。

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  不是暗物质也很重要? 

  对于常进而言,他目前最关心的是,接下来“悟空”所捕捉到的这些“奇异”电子信号是否还会持续增加;一年后,能否达到科学发现所要求的精度。 

  “无论是不是暗物质,都将是一个重要的新现象。”常进表示。 

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