中國“悟空”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)？

本報特約記者 魏云峰 本報記者　白云怡

11月30日凌晨，著名科學(xué)期刊《自然》雜志在線發(fā)表的中科院暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”最新成果顯示，中國有可能成為全球第一個發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)存在的國家?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，如果這一發(fā)現(xiàn)成真，將是天體物理學(xué)界近年來最重大的發(fā)現(xiàn)。中國科學(xué)院國家天文臺研究員、宇宙暗物質(zhì)與暗能量研究團(tuán)組首席科學(xué)家陳學(xué)雷11月30日接受《環(huán)球時報》記者采訪時表示，隨著中國近年來開始擁有世界一流的觀測設(shè)施，未來的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)一定會越來越多。

發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)意義有多大？

《自然》雜志發(fā)布的信息顯示，“悟空”衛(wèi)星的科研人員成功獲得目前世界上最精確的高能電子宇宙線能譜。其中的數(shù)據(jù)表明，宇宙空間存在著“質(zhì)量為1.4萬億電子伏左右的新物理粒子”?？茖W(xué)家推測，它可能就是人們長期以來尋找的暗物質(zhì)。

這一消息迅速轟動了整個科學(xué)界。美國《太空》網(wǎng)站稱，中國科學(xué)衛(wèi)星通過分析太空中的宇宙射線，正在確定暗物質(zhì)的身份。印度《經(jīng)濟(jì)時報》則描述說，中國暗物質(zhì)探測衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的神秘信號，讓科學(xué)家接近確認(rèn)這種“看不見也摸不著”的神秘存在。

暗物質(zhì)究竟是什么？為什么證明它的存在會引起科學(xué)界如此大的反響？《太空》網(wǎng)站介紹稱，暗物質(zhì)是現(xiàn)代天體物理學(xué)最重要的基石概念之一。上世紀(jì)30年代以來，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)在星系級別的宇宙尺度上，越來越多的天體運(yùn)行規(guī)律與萬有引力定律矛盾，就算把所有觀察到的物質(zhì)全都算上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要有額外的引力才解釋得通。是萬有引力定律出錯，還是另有解釋？由此科學(xué)家提出了暗物質(zhì)的概念，這是一種“看不見也摸不著”的特殊存在，而且數(shù)量比普通物質(zhì)更多，才能產(chǎn)生足夠的額外引力?，F(xiàn)代天文學(xué)就是建立在這個設(shè)想上的，按照計(jì)算，95%的宇宙是由這些看不見的暗物質(zhì)和暗能量組成，而我們看到的宇宙普通物質(zhì)僅占5%。

盡管時至今日，各種天文觀測，包括星系團(tuán)的引力透鏡效應(yīng)、早期宇宙微波背景輻射的溫度不均勻性等都暗示宇宙中存在大量暗物質(zhì)，但人類畢竟從來沒有更直接的證據(jù)證明暗物質(zhì)真實(shí)存在，這也使得現(xiàn)代天文學(xué)的基礎(chǔ)總讓人覺得不夠牢固。陳學(xué)雷告訴《環(huán)球時報》記者，暗物質(zhì)本身是一個非常重要的科學(xué)研究對象，人類始終沒搞清楚暗物質(zhì)究竟是什么東西。它不但看不見摸不著，還有更多讓普通人難以理解的神奇特性。目前的研究顯示，暗物質(zhì)遠(yuǎn)比普通物質(zhì)多，它可能像幽靈一樣充滿了我們身邊的每個空間；但暗物質(zhì)又與普通物質(zhì)幾乎沒有相互作用，可以不受任何阻礙地穿透任何容器甚至我們的身體。因此這次若真能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，它的科學(xué)重要性不言而喻，甚至可能推動物理學(xué)的又一次飛躍。

尋找暗物質(zhì)有三種方法

正是因?yàn)閷ふ野滴镔|(zhì)有如此重大的意義，國際上已在暗物質(zhì)探測方面耗資數(shù)百億美元，主要尋找手段包括模擬宇宙大爆炸的過程，利用大型強(qiáng)子對撞機(jī)“撞”出暗物質(zhì)粒子；在不受宇宙射線影響的地下深處，直接探測暗物質(zhì)粒子；

利用暗物質(zhì)湮滅或者衰變時會產(chǎn)生普通物質(zhì)粒子的原理，在太空尋找這些粒子從而間接探測暗物質(zhì)的存在。而“悟空”就是用的第三種方法。

2015年12月16日，“悟空”衛(wèi)星被送入太空。它攜帶的探測器在測定粒子能量、方向、電荷，包括粒子鑒別方面，都達(dá)到世界最高水平?！短铡肪W(wǎng)站形容稱，“悟空”將人類對宇宙高能粒子的直接測量范圍擴(kuò)展到目前為止的最高水平。它每天平均可探測500萬個高能粒子，在軌工作530天，已經(jīng)測量和記錄了超過35億的高能粒子。

不過陳學(xué)雷也提醒說，“現(xiàn)在就開始慶賀找到暗物質(zhì)還為時尚早，‘悟空衛(wèi)星目前還只是間接探測，只是發(fā)現(xiàn)了一些信號可能和暗物質(zhì)有關(guān)系，但現(xiàn)在還無法下定論。”他進(jìn)一步解釋說，“如果不是暗物質(zhì)的話，也有幾種可能性：一是這些信號是普通天體物理過程的產(chǎn)物，意義就比較一般了；二是發(fā)現(xiàn)這些信號不是暗物質(zhì)發(fā)出的，而是一種更為出乎我們意料的東西，那么此次發(fā)現(xiàn)的意義會比發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)還要重大。”

中國開始與世界一流科研工作者競爭

在“悟空”衛(wèi)星成果發(fā)布會上，中國科學(xué)院院長白春禮說：“也許在人類科學(xué)發(fā)展的歷史上，大家會記住今天。因?yàn)橹袊茖W(xué)家已從自然科學(xué)前沿重大發(fā)現(xiàn)和理論的學(xué)習(xí)者、繼承者、圍觀者，逐漸走到了舞臺中央?！睋?jù)介紹，近年來，中國已發(fā)射了暗物質(zhì)探測衛(wèi)星“悟空”、量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”、微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“實(shí)踐十號”和硬X射線衛(wèi)星“慧眼”等4顆科學(xué)衛(wèi)星，并逐步開始獲得豐碩的科研成果。

對于中國天文界接連取得的成就，陳學(xué)雷表示，“以前中國天文界的設(shè)備與先進(jìn)國家相比落后好多年，所以我們經(jīng)常只能借用別人的設(shè)備和數(shù)據(jù)做研究，或者干脆就只能做一些冷門的項(xiàng)目。如今我們終于開始擁有一些世界一流設(shè)備，這也意味著我們真正開始進(jìn)入和世界一流科研者競爭的狀態(tài)。中國的科研工作者不比任何人差，未來的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)一定會越來越多?！薄?/p>