暗物質(zhì),一個(gè)人類追尋多年的宇宙魅影,最近被中國“悟空”發(fā)現(xiàn)了疑似蹤跡。據(jù)中國科學(xué)院公布,暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”有充分?jǐn)?shù)據(jù)證實(shí),在太空中測(cè)量到了電子宇宙射線的一處異常波動(dòng)。這一波動(dòng)此前從未被觀測(cè)到,意味著中國科學(xué)家取得一項(xiàng)開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn),且有可能與暗物質(zhì)相關(guān)。該成果于
北京時(shí)間30日由國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
“悟空”究竟看到了啥?
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經(jīng)過兩年持續(xù)觀測(cè),“悟空”在1.4萬億電子伏特(TeV)的超高能譜段,“定位”了一束明顯異于常態(tài)的電子宇宙射線。
“之前沒有人發(fā)現(xiàn)過。”“悟空”首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺(tái)副臺(tái)長常進(jìn)解釋,正常的能譜變化應(yīng)該是一條平滑的曲線,但根據(jù)“悟空”觀測(cè)數(shù)據(jù),這里突然出現(xiàn)了一處劇烈波動(dòng),劃出一個(gè)“尖峰”,意味著此處必有“古怪”。
“現(xiàn)有的物理模型無法解釋‘悟空’的最新發(fā)現(xiàn)。”《自然》審稿人、一位國際知名的理論物理學(xué)家這樣評(píng)價(jià)。
▲“悟空”首席科學(xué)家常進(jìn)介紹暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星的科學(xué)成果。
新發(fā)現(xiàn)是否就是科學(xué)家苦苦追尋的暗物質(zhì)蹤跡?中科院理論物理研究所所長吳岳良說,根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)和理論模型無法做出斷定,但這是“暗示了暗物質(zhì)粒子存在的可能的新證據(jù)”。(新華社)找到暗物質(zhì)有啥意義?
當(dāng)前主流科學(xué)界認(rèn)為,人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)只占宇宙總物質(zhì)量不足5%,剩余部分由暗物質(zhì)和暗能量等構(gòu)成。由于暗物質(zhì)無法被直接觀測(cè),與物質(zhì)相互作用也很弱,人類至今對(duì)它知之甚少。
暗物質(zhì)的“真相”因此位列21世紀(jì)最重要的科學(xué)謎團(tuán)之一。揭開暗物質(zhì)之謎,被認(rèn)為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(duì)論、量子力學(xué)之后,人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的又一次重大飛躍。
中科院院長白春禮說,基礎(chǔ)科學(xué)從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用往往動(dòng)輒以百年為計(jì)量單位,而這種影響必然是顛覆性的。有了相對(duì)論和量子力學(xué),才有了航天、半導(dǎo)體和互聯(lián)網(wǎng)。作為當(dāng)今世界最前沿的科學(xué)話題,相信暗物質(zhì)發(fā)現(xiàn)的作用,不會(huì)亞于它們。
▲“悟空”科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總師范一中在介紹研究成果。
面對(duì)誘人前景,科學(xué)家在全球展開競爭,試圖第一個(gè)找到暗物質(zhì)的蹤跡。天上,把強(qiáng)磁場(chǎng)設(shè)備送進(jìn)太空;地下,深入幾千米的大山建造實(shí)驗(yàn)室……科學(xué)家使出渾身解數(shù),用上了多種探測(cè)手段,國際上的相關(guān)實(shí)驗(yàn)和設(shè)備多達(dá)數(shù)十個(gè)。
“‘悟空’用的是探測(cè)高能宇宙射線的方式,尋找暗物質(zhì)粒子湮滅的間接證據(jù)。”常進(jìn)說,根據(jù)理論模型,暗物質(zhì)湮滅會(huì)產(chǎn)生高能伽馬射線、高能電子等宇宙射線,一旦找到特定的高能宇宙射線,有望推斷出暗物質(zhì)的“廬山真面目”。
“悟空”得出數(shù)據(jù)后,研究人員為了排除分析方法可能產(chǎn)生的干擾,將初始數(shù)據(jù)分別交由4個(gè)中外團(tuán)隊(duì)獨(dú)立分析計(jì)算,最后得出一致結(jié)論:在1.4TeV處確實(shí)出現(xiàn)了異?,F(xiàn)象。
這是近年來科學(xué)家離暗物質(zhì)最近的一次發(fā)現(xiàn)。常進(jìn)說,如果進(jìn)一步研究確認(rèn)與暗物質(zhì)相關(guān),人類就可以沿著“悟空”的腳步去找尋宇宙中5%以外的廣袤未知,這將是一個(gè)超出想象的成就。
“即便無法證明是暗物質(zhì)的蹤跡,‘悟空’也為全人類打開了觀測(cè)宇宙的一扇新窗口?!背_M(jìn)說。(新華社)暗物質(zhì)發(fā)現(xiàn)對(duì)我們有什么用?
中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)副臺(tái)長常進(jìn)表示,暗物質(zhì)現(xiàn)在不會(huì)影響你的生活,但是將來會(huì)影響你的生活,將來還會(huì)影響你后代的生活。在100年前量子物理剛被發(fā)現(xiàn)時(shí),人們認(rèn)為一點(diǎn)用處都沒有。但是現(xiàn)在,我們使用的手機(jī)、電腦等等都跟量子物理有關(guān)。我們只有弄清楚暗物質(zhì)的物理本質(zhì)以后,才能說它對(duì)未來產(chǎn)生什么作用。物理的進(jìn)步會(huì)導(dǎo)致科技的進(jìn)步,這是百分百肯定的。
香港大學(xué)物理系與空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室副教授蘇萌表示,暗物質(zhì)的研究現(xiàn)在看不到直接的經(jīng)濟(jì)回報(bào),但是暗物質(zhì)的探索代表了基礎(chǔ)科學(xué)中人類對(duì)宇宙本原的追尋,是人類好奇心在驅(qū)動(dòng),跟經(jīng)濟(jì)生活中的商業(yè)模式完全不同。如果中國人參與解決這樣重要的科學(xué)問題,今后人類在說起暗物質(zhì)時(shí)會(huì)提到中國人的貢獻(xiàn),那是不是值不值得我們?cè)诮裉焱度胍欢ǖ木腿巳プ觯吭谌祟惪茖W(xué)進(jìn)程中,很少看到東方文化的影子。作為崛起的大國,中國發(fā)展到現(xiàn)在這個(gè)階段,有能力和條件為人類文明進(jìn)步做出貢獻(xiàn),在科學(xué)探索中留下中國人的腳印,我想這是中國科學(xué)家奮斗的意義和價(jià)值所在。(果殼網(wǎng))怎樣才能找到暗物質(zhì)?
由于暗物質(zhì)既不發(fā)光,也不參與電磁作用,人們目前只能通過引力產(chǎn)生的效應(yīng)感受到它的存在,但一直還沒有確鑿的證據(jù)說“這就是暗物質(zhì)”。目前,世界上有很多科學(xué)團(tuán)隊(duì)在試圖找到它。主要有三種方法:
第一種是利用粒子對(duì)撞設(shè)備,看能否在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生暗物質(zhì),這方面的代表是歐洲的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。
第二種是在很深的地下挖個(gè)大坑,在坑底放上精密儀器來探測(cè)暗物質(zhì)。到地下去的目的是為了屏蔽空氣中宇宙射線的影響。位于中國四川南部地底深處的錦屏地下實(shí)驗(yàn)室就是全球最深的暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)室,已于2010年投入使用。
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第三種是在太空進(jìn)行間接探測(cè),比如多國合作的阿爾法磁譜儀項(xiàng)目,“阿爾法磁譜儀2”自2011年被送至國際空間站后已分析了410億個(gè)初級(jí)宇宙射線事件,結(jié)果顯示暗物質(zhì)可能存在。中國2015年12月17日發(fā)射的暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星“悟空”,也是在太空展開的探測(cè)行為。