• “悟空”丈量到“拐折”:间隔发明暗物质另有多远?

  • 公布工夫:2018-07-10 08:59 | 作者: | 泉源:恒彩网 | 阅读次数:
  •   中国暗物质粒子探测卫星首批效果发布

      “悟空”火眼金睛看到了独特天体?

      克日,《天然》杂志陈诉了中国暗物质粒子探测卫星“悟空”的首批探测效果:“悟空”丈量到电子宇宙射线能谱在1.4万亿电子伏特(TeV)能量处的一个“拐折”,这大概代表着暗物质“幽灵”一闪而过的身影。

      暗物质,被称为古代物理学天空的乌云之一,它占宇宙总比重约27%,比我们熟知的平凡物质多5倍。但它却又差别于古代物理学里已知的任何品种或形状的物质。迷信家以为,对暗物质实质的了解,能够会带来对古代物理学****性的打破。

      但是,“悟空”这次的发明能阐明暗物质存在吗?它又是怎样发明这个能够的暗物质“身影”?对此,北方日报记者采访了紫金山地理台“悟空”团队的迷信家,对这些题目停止解读。

      ●北方日报驻京记者 王诗堃

      筹划统筹:张志超

      “悟空”看到了宇宙中的什么?

      “悟空”于2015年12月17日发射升空,英文名叫DAMPE,也即“暗物质粒子探测卫星”(Dark Matter Particle Explorer)的缩写。“悟空”飞天,其中心义务便是在宇宙线和伽马射线辐命中寻觅暗物质粒子存在的证据,并停止天体物理研讨。

      虽然耗资1亿美元的“悟空”号本钱绝对较低(国际上的空间暗物质探测器阿尔法磁谱仪AMS-02、费米卫星辨别耗资20亿、7亿美元),但“悟空”号有两项要害技能目标——“高能电子、伽马射线的能量丈量精确度”和“区分差别品种粒子”的身手,却活着界上抢先。并且,它尤其合适寻觅暗物质粒子泯没进程中发生的一些十分锋利的能谱(指电子数量随能质变化的状况)信号。

      关于“悟空”这一新发明,《天然》中国区迷信总监印格致(Ed Gerstner)援用了科幻作家阿西莫夫的话来描述——

      在迷信探究中能听到的最冲动民气的一句话,即在最紧张的新发明之前呈现的短语,不是“尤里卡,我找到了”,而是“嗯……这挺奇异!”

      在这次发布的“悟空”观察数据中,最出乎迷信家意料的是:电子宇宙射线能谱在1.4万亿电子伏特能量处发生了一个“拐折”。

      “悟空”团队迷信家、中国迷信院紫金山地理台研讨员袁强通知北方日报记者,“我们以为这个‘拐折’次要是来自于地理缘由,很能够和高能电子源的空间散布有关,从而也标明TeV能量以下的电子不是次要来自于暗物质。更出人意料的是,在1.4万亿电子伏特能量处电子数量忽然增多,在能谱上表现为一个跳点。假如这一景象失掉后续更多的观察数据证明,这将是一个严重发明”。

      袁强引见,这种景象有两种表明:除了能够是来自于暗物质粒子泯没的信号外,另有能够意味着太阳系临近地区,存在某种“独特天体”可以将电子减速到单一能量。

      不外,即便不是暗物质,这种可以收回“跳点”信号的天体,也是史无前例的新发明。

      间隔发明暗物质另有多远?

      “大质量弱互相作用粒子”,这是迷信界对暗物质粒子模子的主流想象。按这种模子,假如暗物质由大质量弱互相作用粒子组成的话,这些粒子偶然会发作相互泯没,而且构成正负电子对。从实质上说,暗物质自身不行见,但暗物质泯没或衰变时会发生看得见的粒子。“悟空”的“火眼金睛”,正是经过寻觅“大质量弱互相作用粒子”泯没的信号,直接证明暗物质。

      迷信家曾用“瞽者摸象”描述对“悟空”原始数据的处置。据理解,“悟空”每天传送回500万个粒子信息,粒子包罗原子、电子、中子等。原子由原子核和绕核活动的电子构成,电子与正电子会因碰撞而泯没,并在这进程中发生光子。500万个粒子信息中,电子只要不到千分之一,而光子只要十万到百万分之一。

      关于迷信家来说,“悟空”在近两年在轨工夫里取得的数据依然不敷,他们还需求更多任务来确认新的发明。

      暗物质卫星迷信使用零碎副总设计师、中国迷信院紫金山地理台研讨员范一中通知北方日报记者,“数据中存在风趣的景象,能够和暗物质有干系。但是如今我们项目组最紧张的是积聚更少数据,展开独立的剖析办法,确定1.4万亿电子伏特能量处凌驾是一个真实的物理信号而不是统计涨落。”

      袁强也表现,“依据现无数据,这个构造有百分之零点零几的能够性是一个假信号。而我们需求把这个能够性进一步低落,那样才有掌握说我们发明了新景象。”

      “再过1—3年,预期它在我们最为等待的1.4万亿电子伏特能量处观察电子数将积聚到150—200个,当时结论会更确定。无论这些电子泉源于那边,都将是粒子物理或天体物理范畴的簇新发明。”“悟空”首席迷信家、中科院紫金山地理台副台长常进此前曾表现。

      袁强还表现,“悟空”的数据里还包罗少量的宇宙射线以及一些伽马射线,这些数据关于天体物理的研讨也很紧张,也需求我们逐渐加以剖析和开掘。

      怎样才干寻觅到暗物质?

      “暗物质是现在粒子物理规范模子之外的一种全新的粒子。”从事暗物质研讨的中国迷信院高能物理所研讨员毕效军对北方日报记者表现,间接找到暗物质并确认其属性,可以为我们探究比规范模子更深条理的物理纪律提供了线索,可以说是翻开了走向更深层物质纪律的一扇门。

      袁强也表现,暗物质属性独特,它们不发光、不到场电磁作用,差别于古代物理学里已知的任何品种、形状的物质。对暗物质实质的了解,必定将带来对古代物理学的打破,而这个打破很能够是****性的。

      袁强通知记者,现在,迷信界探测暗物质次要有三种方法:“悟空”接纳的是空间直接观察法,原理是观察暗物质粒子泯没或衰变发生的平凡粒子来直接探测暗物质。

      据理解,除了“悟空”号,另有国际空间站上正在停止的AMS-02实行、美国的费米卫星实行都在寻觅暗物质信号,他们和“悟空”号属于相反的探测方法。

      另一种方法是间接探测,原理是制作大型探测器,等候暗物质粒子“撞下去”。“由于氛围中有少量的宇宙射线辐射,为失掉一个洁净的丈量情况,通常这类实行要到很深的地下去做。现在,我国在四川锦屏山下建有一个国际上最深的深地实行室,黑白常抱负的暗物质探测实行室。现今,锦屏实行室展开有PandaX和CDEX两个暗物质探测实行。”袁强表现,第三种方法则是经过高能粒子对撞机制造出暗物质粒子。这三种方法可互为增补,配合为揭开暗物质之谜高兴。

  • 相干内容