據(jù)安徽商報(bào)報(bào)道,“發(fā)現(xiàn)了一些不尋常的信號(hào)!”11月30日,“悟空”刷爆朋友圈。因?yàn)榫驮诋?dāng)天,《自然》雜志上發(fā)表了中國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”的首批探測(cè)成果。到底有沒有暗物質(zhì)?我們的物理課本要改了么?科學(xué)家們還在努力尋找證據(jù)。安徽商報(bào)記者了解到,中科大的研究團(tuán)隊(duì),深入?yún)⑴c了“悟空”衛(wèi)星在軌探測(cè)和科學(xué)數(shù)據(jù)分析工作。
“悟空”任務(wù)就是尋找神秘暗物質(zhì)
天文觀測(cè)表明,宇宙中的暗物質(zhì)比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)要多5倍,其物理本質(zhì)是目前國(guó)際上粒子物理和天體物理領(lǐng)域的最重大問題之一。“悟空”是2015年12月17日發(fā)射的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星,是中國(guó)科學(xué)院“空間科學(xué)”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的首發(fā)星,是目前世界上觀測(cè)能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星,其核心使命就是在宇宙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(jìn)行天體物理研究。“悟空”衛(wèi)星在“高能電子、伽馬射線的能量測(cè)量準(zhǔn)確度”和“區(qū)分不同種類粒子的本領(lǐng)”兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)方面世界領(lǐng)先,尤其適合尋找暗物質(zhì)粒子湮滅過程產(chǎn)生的一些非常尖銳的能譜信號(hào),F(xiàn)在,正是利用“悟空”采集到的數(shù)據(jù),科研人員獲得了目前國(guó)際上最精確的高能電子宇宙射線探測(cè)結(jié)果,首次直接測(cè)量到電子宇宙射線能譜在~1TeV處的拐折,其精確的下降行為對(duì)于判定部分(能量低于1TeV)電子宇宙射線是否來自于暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。相關(guān)成果于11月30日在《自然》雜志在線發(fā)表。
中科大貢獻(xiàn)核心系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析軟件
安徽商報(bào)記者從中科大了解到,該校核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成功研制出目前世界上觀測(cè)能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)、粒子鑒別能力最強(qiáng)的BGO量能器。該量能器是“悟空”衛(wèi)星的核心分系統(tǒng),成功實(shí)現(xiàn)了電子宇宙射線能譜的寬能區(qū)能量測(cè)量和高純度粒子區(qū)分,為高效獲取高質(zhì)量的科學(xué)數(shù)據(jù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人介紹說,從2009年起,該實(shí)驗(yàn)室就作為重要成員參與了“悟空”衛(wèi)星工程前期論證和預(yù)研工作,并完成了地面原理樣機(jī)研制。2012年“悟空”衛(wèi)星工程正式立項(xiàng)后,該團(tuán)隊(duì)攻克了“BGO晶體大動(dòng)態(tài)范圍讀出”關(guān)鍵技術(shù)難題,成功研制了BGO量能器。 2015年暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星國(guó)際科學(xué)合作組正式成立,該實(shí)驗(yàn)室?guī)熒诤献鹘M中承擔(dān)了重要研究任務(wù),深入?yún)⑴c了“悟空”衛(wèi)星工作。
此外,中科大黃光順教授作為衛(wèi)星工程科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總師,帶領(lǐng)張?jiān)讫埜毖芯繂T及博士后、研究生率先開發(fā)了DAMPE科學(xué)數(shù)據(jù)分析軟件,發(fā)展了豐富的BGO量能器在軌性能標(biāo)定、數(shù)據(jù)分析方法,完成了高精度能量重建工作。該團(tuán)隊(duì)是暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星國(guó)際科學(xué)合作組中獨(dú)立的四個(gè)數(shù)據(jù)分析小組之一,為科學(xué)數(shù)據(jù)分析作出了重要貢獻(xiàn)。
我們可能正在見證物理課本的改寫
“‘悟空’衛(wèi)星在軌運(yùn)行的前530天共采集了約28億例高能宇宙射線,其中包含約150萬例25GeV以上的電子宇宙射線。基于這些數(shù)據(jù),科研人員成功獲取了目前國(guó)際上精度最高的電子宇宙射線探測(cè)結(jié)果。”科研工作者們介紹說。
據(jù)介紹,“悟空”衛(wèi)星的電子宇宙射線的能量測(cè)量范圍比起國(guó)外的空間探測(cè)設(shè)備有顯著提高,拓展了我們觀察宇宙的窗口;測(cè)量到的TeV電子的“純凈”程度最高,能譜的準(zhǔn)確性高;首次直接測(cè)量到了電子宇宙射線能譜在~1 TeV處的拐折,反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力,其精確的下降行為對(duì)于判定部分(能量低于1 TeV)電子宇宙射線是否來自于暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。此外,“悟空”衛(wèi)星的數(shù)據(jù)初步顯示在~1.4 TeV處存在能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)。
科研工作者們認(rèn)為,目前,“悟空”衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)良好,正持續(xù)收集數(shù)據(jù),一旦該精細(xì)結(jié)構(gòu)得以確證,將是粒子物理或天體物理領(lǐng)域的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。而我們,有可能正在見證物理課本的改寫。