這是一只勤奮的“猴子”，它每天繞地球飛行15圈，每圈4萬多公里，一天下來“騰云駕霧”60多萬公里；這是一只練就了“火眼金睛”的“猴子”，它肩負(fù)著中國人的空間科學(xué)夢想，在茫茫宇宙中捕捉神秘的“幽靈”――暗物質(zhì)

11月27日，暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”騰空700多天后，暗物質(zhì)衛(wèi)星團隊宣布：“悟空”獲得了目前國際上最精確的TeV電子宇宙射線能譜，并首次直接測量到了該能譜在1TeV（1萬億電子伏特）處的拐折。

“悟空”衛(wèi)星的首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺副臺長常進在介紹暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星的科學(xué)成果。沈 慧攝

“雖然我們現(xiàn)在還不知道這些結(jié)果代表著什么，但這些結(jié)果出乎我們意料，它有可能將改變我們看待宇宙的方式?！薄蹲匀弧分袊鴧^(qū)科學(xué)總監(jiān)印格致表示。在科學(xué)家們看來，這或許意味著一個新的天文現(xiàn)象，當(dāng)然也有可能是來自暗物質(zhì)的信號。

宇宙“幽靈”暗物質(zhì)

揭開暗物質(zhì)之謎將是物理學(xué)的革命性突破

仰望璀璨星空，未知永遠(yuǎn)存在。如果把21世紀(jì)現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)比作“晴朗的天空”，那么暗物質(zhì)和暗能量，就是天空中的“兩朵烏云”。

上世紀(jì)30年代，最早提出暗物質(zhì)概念的瑞士天文學(xué)家弗里茲?茲威基發(fā)現(xiàn)，大星系團中星系運動速度非?？欤窍祱F中直接可見物質(zhì)所產(chǎn)生的引力遠(yuǎn)不足以將各個星系聚攏在一起。他認(rèn)為，宇宙中除了可見物質(zhì)之外，應(yīng)該還存在著一種“看不見的物質(zhì)”――暗物質(zhì)。

最新的宇宙觀察發(fā)現(xiàn)，宇宙更像一個由3部分組成的大餅，人類目前熟悉的普通物質(zhì)（也就是標(biāo)準(zhǔn)粒子物理模型能解釋的物質(zhì)）僅占4.9%，其余95%以上是人類還沒弄清楚的暗物質(zhì)（26.8%）和暗能量（68.3%）。

究竟什么是暗物質(zhì)？一個“暗”字道出了本質(zhì)――“看不見”的物質(zhì)。這種看不見，不是說在可見光波段肉眼看不見，而是即便使出“十八般武藝”，動用以往熟知的任何探測手段，諸如紅外線、紫外線、X射線等，都看不到它。個中原因很簡單，它不反射光也不發(fā)出電磁波，像幽靈一樣神秘而無法感知。

雖然來無影去無蹤，但科學(xué)家們堅信，揭開暗物質(zhì)之謎，將是繼哥白尼的日心說、牛頓的萬有引力定律、愛因斯坦的相對論以及量子力學(xué)之后，物理學(xué)的又一次革命性突破。屆時，人類對物質(zhì)、時空和宇宙起源等基本問題將會有更深的認(rèn)識。

如何才能捕捉到這只藏身于宇宙黑暗處的“幽靈”？目前，科學(xué)家們主要采用3種探測方法，直接探測、間接探測和對撞機探測。

直接探測，即探測暗物質(zhì)粒子和普通原子核碰撞所產(chǎn)生的信號，我國四川錦屏地下實驗室就是采取這種方法窺探暗物質(zhì)。對撞機探測，即在加速器上通過兩束高能粒子對撞將暗物質(zhì)粒子“創(chuàng)造”出來，如歐洲核子中心的大型強子對撞機。間接探測，即通過探測暗物質(zhì)粒子湮滅后產(chǎn)生的看得見的粒子（普通粒子），來探測看不見的暗物質(zhì)粒子。暗物質(zhì)衛(wèi)星“悟空”就屬于此種。

根據(jù)暗物質(zhì)衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總工程師、紫金山天文臺研究員范一中的說法，兩個暗物質(zhì)粒子如果相碰撞并湮滅，可能會產(chǎn)生易于探測的高能正負(fù)電子對、高能伽馬射線、質(zhì)子或反質(zhì)子流等高能宇宙射線。如果能夠精確測量到這些粒子的能譜，就可能會發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)存在的蛛絲馬跡，間接證明暗物質(zhì)的存在。

“‘悟空’的核心使命就是在宇宙射線和伽馬射線輻射中尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)，并進行天體物理研究?！敝袊茖W(xué)院院長白春禮說。

“火眼金睛”探太空

“悟空”承載著尋出暗物質(zhì)的重任一飛沖天

就像《西游記》中唐僧從五指山下將孫悟空解救出來，給了他一次新生?，F(xiàn)實中，“悟空”的誕生也與一個人密不可分，他就是暗物質(zhì)衛(wèi)星首席科學(xué)家、紫金山天文臺副臺長常進。

10多年前，常進參與了美國一個長周期氣球試驗，對高能電子進行觀測。這次實驗中，他們發(fā)現(xiàn)了一個奇異現(xiàn)象：高能電子流量在3000億至8000億電子伏特能量區(qū)間顯著超出了模型預(yù)計的流量。

這些不明高能電子到底是不是暗物質(zhì)粒子湮滅時所產(chǎn)生的“罪證”，還是來自一些天體，諸如脈沖星（也就是旋轉(zhuǎn)的中子星）、超新星遺跡等？這在當(dāng)時的科學(xué)界曾引起軒然大波。因為所獲相關(guān)數(shù)據(jù)太少，置信度不高，常進也無法確定。但這一發(fā)現(xiàn)讓他從此魂牽夢繞，“如果我能夠做一個更大的探測器，并把它放到衛(wèi)星上，或許就能夠判斷這是不是暗物質(zhì)湮滅產(chǎn)生的高能電子”。

就這樣，2015年12月17日，承載著尋出暗物質(zhì)這一“幽靈”重任的“悟空”一飛沖天。按照范一中的解釋，在地球大氣層外的太空，盡管物質(zhì)非常稀薄，但傳播著一些高能粒子，主要是質(zhì)子、氦核等，也包含少量電子。暗物質(zhì)湮滅過程中產(chǎn)生的正、負(fù)電子對，有可能在電子宇宙射線的總能譜中產(chǎn)生一些特殊信號。而捕捉這些信號這正是“悟空”的首要科學(xué)目標(biāo)。