12月17日8時(shí)12分，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。中新社記者 張素 攝
中新社酒泉12月17日電 中國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星17日在酒泉成功發(fā)射，一時(shí)間“暗”成為熱搜字。記者采訪相關(guān)專(zhuān)家，解析這顆衛(wèi)星如何“棄明投暗”。
若明若暗：預(yù)示著物理學(xué)的又一次革命
暗物質(zhì)是什么？暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星首席科學(xué)家常進(jìn)的解釋是“不發(fā)光，不發(fā)出電磁波，無(wú)法用任何光學(xué)或電磁觀測(cè)設(shè)備直接‘看’到”。
最早“發(fā)現(xiàn)”暗物質(zhì)的是瑞士天文學(xué)家茨威基。20世紀(jì)30年代，他提出“在星系團(tuán)中看得見(jiàn)的星系占總質(zhì)量的1/300以下，而99%以上的質(zhì)量是看不見(jiàn)的”。隨后的宇宙觀測(cè)結(jié)果逐漸驗(yàn)證該觀點(diǎn)的可信性。
由于暗物質(zhì)等新發(fā)現(xiàn)動(dòng)搖了已有理論假設(shè)，人類(lèi)如今依然面臨“宇宙是由什么構(gòu)成的”這一難題。根據(jù)最新天文觀測(cè)結(jié)果，宇宙被分為普通物質(zhì)(5%)、暗物質(zhì)(26.8%)、暗能量(68.3%)。
“了解暗物質(zhì)的性質(zhì)，對(duì)于我們理解宇宙中星系、星系團(tuán)等如何在宇宙演化過(guò)程中形成具有重要的意義。”中國(guó)科學(xué)院高能物理所研究員張新民說(shuō)。另一方面，人類(lèi)雖已面向普通物質(zhì)建立了標(biāo)準(zhǔn)模型，“暗物質(zhì)是目前最明確的突破了標(biāo)準(zhǔn)模型的觀測(cè)現(xiàn)象，將帶我們走進(jìn)基本粒子更深入細(xì)微的結(jié)構(gòu)”。
包括諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主李政道在內(nèi)的學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)前物理學(xué)面臨的狀況與19世紀(jì)末、20世紀(jì)初誕生相對(duì)論和量子力學(xué)時(shí)類(lèi)似，暗物質(zhì)便是一個(gè)關(guān)鍵突破口。
暗送秋波：三種探測(cè)方法互為補(bǔ)充
科學(xué)家稱(chēng)，雖然從未直接‘看到’宇宙中存在這種物質(zhì)，但卻發(fā)現(xiàn)了由于這種物質(zhì)的引力作用對(duì)于其他可見(jiàn)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響。
暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星項(xiàng)目組成員馮磊介紹，支持暗物質(zhì)假說(shuō)主要觀測(cè)證據(jù)之一是旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)，“漩渦星系的吸引力所需質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出觀測(cè)到的物質(zhì)總量，由此推斷另外一種物質(zhì)存在”。而宇宙線(xiàn)在通過(guò)大質(zhì)量的物質(zhì)周?chē)鷷r(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在子彈頭星系團(tuán)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致光線(xiàn)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的地方?jīng)]有“看得見(jiàn)的物質(zhì)”，也是暗物質(zhì)存在的旁證。
目前探測(cè)暗物質(zhì)粒子方法大致有三種。第一是已知標(biāo)準(zhǔn)模型粒子和暗物質(zhì)粒子相互作用的直接探測(cè)，比如歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。第二是標(biāo)準(zhǔn)模型粒子之間相互作用產(chǎn)生暗物質(zhì)，比如歐洲D(zhuǎn)AMA團(tuán)隊(duì)、美國(guó)LUS團(tuán)隊(duì)和中國(guó)四川錦屏團(tuán)隊(duì)。第三是暗物質(zhì)粒子和暗物質(zhì)粒子相互作用的間接探測(cè)，比如放置在國(guó)際空間站的阿爾法磁譜儀2號(hào)、日本量能器電子望遠(yuǎn)鏡、中國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星。
常進(jìn)說(shuō)，這三種方法互為補(bǔ)充、互相印證?！叭绻谔照业揭环N暗物質(zhì)粒子，而它的質(zhì)量超過(guò)現(xiàn)有加速器的能量上限，意味著必須再提高加速器能量”。
柳暗花明：打開(kāi)窗陽(yáng)光就會(huì)照進(jìn)來(lái)
從20世紀(jì)30年代至今，科學(xué)家們通過(guò)觀測(cè)暗物質(zhì)如何影響普通物質(zhì)，模擬其引力效應(yīng)，對(duì)其性質(zhì)有了初步推斷，比如電中性、密度小、速度快，測(cè)算暗物質(zhì)粒子每秒運(yùn)動(dòng)速度為220千米，應(yīng)來(lái)自于宇宙大爆炸并播下宇宙絲狀結(jié)構(gòu)的“種子”，其分布可能不均勻等。
“由于人們不了解暗物質(zhì)，不得已稱(chēng)它們‘暗’。一旦發(fā)現(xiàn)了它們是什么，隨著研究的深入將會(huì)賦予新發(fā)現(xiàn)粒子很多名字?！敝袊?guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心主任吳季說(shuō)。
不過(guò)，暗物質(zhì)究竟何時(shí)發(fā)現(xiàn)仍難以估計(jì)。常進(jìn)說(shuō)，中國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星將尋找暗物質(zhì)粒子湮滅或衰變產(chǎn)物，但湮滅必須積累到一定程度，或是儀器靈敏度足夠高時(shí)才有可能發(fā)現(xiàn)，也無(wú)法使用單一標(biāo)準(zhǔn)衡量“觀測(cè)到什么就表明是暗物質(zhì)”。
“探測(cè)器是一個(gè)望遠(yuǎn)鏡。一旦正常工作，相當(dāng)于為我們打開(kāi)一扇新的窗口，陽(yáng)光就會(huì)照進(jìn)來(lái)?！背＿M(jìn)說(shuō)這扇窗將會(huì)看到清晰的物理構(gòu)成，必然逮到許多新奇的物理現(xiàn)象。暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星順利完成、發(fā)射、運(yùn)行也標(biāo)志著中國(guó)正式加入到空間科學(xué)探索的大國(guó)行列。（記者 張素）
相關(guān)新聞
更多>>
網(wǎng)傳四川音樂(lè)學(xué)院封校？川音：假的！
