暗物質(zhì)?
近日,中國科學(xué)衛(wèi)星系列首發(fā)星——暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地成功發(fā)射,它的使命就是用“火眼金睛”去尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)?!斑@是中國科學(xué)家首次在太空中放置自己的高分辨高能空間望遠(yuǎn)鏡?!卑滴镔|(zhì)衛(wèi)星首席科學(xué)家、紫金山天文臺副臺長常進說,“它有望深刻地變革人類的宇宙觀,實現(xiàn)空間科學(xué)重大突破。”
暗物質(zhì)被比作“籠罩在21世紀(jì)物理學(xué)天空中的烏云”,它由萬有引力定律證實存在,卻從未被直接觀測到??茖W(xué)家估算,宇宙中包含5%的普通物質(zhì),它們組成了包括地球在內(nèi)的星系、恒星、行星等發(fā)光和反光物質(zhì),其余95%是看不見的暗物質(zhì)和暗能量。
比如,他們發(fā)現(xiàn)銀河系里千千萬萬顆恒星的運動速度大于預(yù)期,如果沒有更多的東西施加額外的引力,銀河系本身就會被甩得分崩離析,根本不能凝聚成形。
既然暗物質(zhì)看不見、摸不著,還不參與任何電磁相互作用,那怎么找?人類目前知道3種方法。
第一種辦法,是主動創(chuàng)造這些粒子。根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2,能量和質(zhì)量是等價的,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)換。第二種辦法,是守株待兔。暗物質(zhì)粒子可以說是無處不在,被暗物質(zhì)粒子撞上的原子核會發(fā)光發(fā)熱,這些光和熱的位置移動是科學(xué)家有可能探測到的。第三種辦法,等這些隱身的粒子自行現(xiàn)身。
“悟空”暗物質(zhì)探測衛(wèi)星采用的便是這第三種辦法。不論是伽馬射線,還是普通的反物質(zhì)粒子,都是可以直接探測到的。如科學(xué)家在暗物質(zhì)集中的地方探測到了過量的伽馬射線,或者在宇宙中探測到了來源不明的高能反物質(zhì)粒子,它們就有可能來源于反物質(zhì)粒子的湮滅,從而給反物質(zhì)的存在提供間接的證據(jù)。
目前,真把空間暗物質(zhì)探測付諸實施的團隊并不多。丁肇中的團隊在國際空間站上安裝了阿爾法磁譜儀(AMS),正在做和“悟空”類似的工作,所運營的探測方式也是上面說的第三種方法。相對于AMS,我們的“悟空”觀測的能量范圍高,部分能級靈敏度更高,而且還便宜。如果運氣好,我們很可能后來居上。
悟空發(fā)射
我國暗物質(zhì)探測衛(wèi)星