我国首颗暗物质科学卫星——“悟空”号在轨运行近2年,日前成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。那么,对于探索暗物质的这颗“悟空”卫星,你了解多少?“悟空”卫星到底有哪些奇特之处?它的科学目标是什么?
“悟空”卫星是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。它在太空中开展高能电子及高能伽马射线探测任务,探寻暗物质存在的证据,并研究暗物质特性与空间分布规律。
探索暗物质的物理本质,是目前国际上粒子物理和天体物理领域的最重大问题之一。
暗物质是标准粒子物理模型无法解释的物质。天文观测表明,宇宙中的暗物质比人类目前熟悉的普通物质要多5倍。但是暗物质不发光、相互作用弱,因而很难直接研究。
为此,科学家先后采用了加速器、地下直接探测、空间间接探测等方式对暗物质进行“管中窥豹”。其中空间间接探测就是“悟空”所采用的方法,它需要高能量分辨、高空间分辨、高统计量、低本底的高能粒子望远镜。
“悟空”号瞄准这个方向,用中国科学家特有的设计方案和中国工程师独特的探测器制造技术,实现了国际上最精确和最高效的探测。经过一年多的数据积累,终于有了重大发现。
暗物质粒子探测卫星为什么被命名为“悟空”呢?中国科学院国家空间科学中心表示,悟空是古典名著《西游记》中齐天大圣的名字,“悟”有领悟的意思,“悟空”有领悟、探索太空之意;另一方面,悟空的火眼金睛犹如暗物质粒子探测卫星的探测器,可以在茫茫太空中识别暗物质的踪影。“悟空”号围绕地球旋转,全面接受来自宇宙四面八方的高能电子和伽马射线,而所有收集到的科学数据将完整保存,并实时传回地面。
“悟空”不仅“看”得清,还找得准。“悟空”采用的是由中国科学家自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法,既能探测低能区,也能探测高能区,特别是其首次走进了1万亿电子伏特(TeV)以上的“无人区”。同时,“卫星的动态范围达到100万倍”,它能够同时看清一个身高2米的人及他体内每一个血小板。此外,“悟空”号累计探测超过35亿个高能宇宙射线,从中搜寻到100多个“奇异”电子,精准度相当于在上千万人口的城市里找到特定的一个人。
相比国外的空间探测设备,如美国费米卫星等,“悟空”不仅在能量测量范围、能谱的准确性等方面均有显著提高,更是首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在1 TeV(能量单位)附近的拐折。
暗物质卫星首席科学家常进表示,“该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力,对于判定部分电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。”
每分每秒都有无数暗物质穿过我们的身体,只是我们不知不觉。而“悟空”号正用它的火眼金睛,找寻暗物质粒子湮灭或衰变后留下的痕迹。
赵竹青 刘鑫