“悟空”的暗物质取经之路

 
 
“悟空”的暗物质取经之路  
 

爱因斯坦曾说过：“宇宙中最不行领略的事是宇宙是可以领略的。”在众多无垠的宇宙中，今朝能被人类视察到的部门只有5%，尚有95%看不见摸不着的部门是暗物质和暗能量。

2015年12月，“悟空”暗物质粒子探测卫星发射升空，这是中国科学院空间科学计谋性先导科技专项的首发星，也是中国发射的首颗天文卫星，由中科院微小卫星创新研究院抓总研制，中科院多家科研院所配合介入有效载荷、科学应用系统等工程项目研制事情。中科院紫金山天文台（以下简称紫金山天文台）是“悟空”暗物质粒子探测卫星的首席科学家单元和项目提倡单元。

“我们摸索暗物质的阶梯才方才开始，还会有越来越多的好动静传来。”这是暗物质粒子探测卫星首席科学家、紫金山天文台台长、中科院院士常进常常挂在嘴边的一句话。

来自中国的发起

太阳绕银河系中心旋转一周所需的时间是2.3亿年，要把太阳牢靠在这样的圆周举动的轨道上需要向心力，发生这样的向心力需要太阳轨道内包括约莫1011倍太阳质量的物质，而可以视察到的恒星和睦体的质量只有约莫一半。

“由此可见，尚有一些不行见的物质孝敬了更强的引力，这些物质大概是暗物质。”常进以太阳的运行为例向《中国科学报》先容道，“暗物质是宇宙的主要构成身分之一，约占宇宙总份额的1/4，对暗物质物理本质的认识将打破现有的物理学框架，打开新的物理世界大门。”

连年来，探测暗物质粒子已成为一项重大科学问题，世界各国正在精心极力地通过各类手段开展暗物质探测研究。

早在20世纪末，紫金山天文台的空间天文团队就开始从事空间间接探测暗物质的研究。1997年，美国宇航局在南极开展了一项名为ATIC（先进薄电离量能器）的气球探空项目，用来视察宇宙线。当年，常进从这个项目中惊奇地发明：“ATIC只视察宇宙线，有点挥霍呢！”

于是，远在中国的常进给ATIC项目首席发出一封发起邮件，并通过本身的重复演算和证明，最终说服对方利用本身团队研发的视察高能电子和伽马射线的新技能要领。2000年底，重达两吨的ATIC视察设备在南极升空，在间隔地面37公里的高空，乐成实现了对高能电子的视察。

在常进的发起下，ATIC项目降生了一项最有代价的发明——宇宙射线正负电子在高能段超出天体物理配景模子。

2008年11月，一篇题为《3000-8000亿电子伏特能量区间的宇宙射线电子“超”》的文章颁发在《自然》上，报道了科研团队第一次发明宇宙高能电子异常，常进是论文的第一作者。

随后，常进发明：“气球尝试视察时间短，数据量较小，残余大气导致的系统误差也较量大，因此对该正负电子‘超’的本质无法给出精确的谜底。”为此，他教育团队想到发射空间卫星进一步改造丈量，以期在电子视察以及暗物质探测方面取得打破。

将想法酿成现实

基于南极气球尝试以及前后开展的载人航天、探月等一系列项目中积聚的技能履历，在中科院“率先动作”打算的支持下，2011年12月空间科学先导专项暗物质粒子探测卫星正式立项，2015年12月暗物质粒子探测卫星乐成发射。常进教育中科院暗物质粒子探测卫星和科学研究团队仅用了4年时间就将想法酿成现实，实现了中国空间天文卫星零的打破。

常进从小喜欢物理，本科选择了中国科学技能大学近代物理专业。自1992年来到紫金山天文台后，他开始从事空间探测研究，为何要“转行”？他的答复是：“空间探测是以近代物理的研究为理论基本，只是把尝试从地面搬到太空。”