中國“悟空”衛星發現暗物質？

本報特約記者 魏云峰 本報記者　白云怡

11月30日凌晨，著名科學期刊《自然》雜志在線發表的中科院暗物質粒子探測衛星“悟空”最新成果顯示，中國有可能成為全球第一個發現暗物質存在的國家。科學界普遍認為，如果這一發現成真，將是天體物理學界近年來最重大的發現。中國科學院國家天文臺研究員、宇宙暗物質與暗能量研究團組首席科學家陳學雷11月30日接受《環球時報》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施，未來的重大科學發現一定會越來越多。

發現暗物質意義有多大？

《自然》雜志發布的信息顯示，“悟空”衛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。其中的數據表明，宇宙空間存在著“質量為1.4萬億電子伏左右的新物理粒子”。科學家推測，它可能就是人們長期以來尋找的暗物質。

這一消息迅速轟動了整個科學界。美國《太空》網站稱，中國科學衛星通過分析太空中的宇宙射線，正在確定暗物質的身份。印度《經濟時報》則描述說，中國暗物質探測衛星發現的神秘信號，讓科學家接近確認這種“看不見也摸不著”的神秘存在。

暗物質究竟是什么？為什么證明它的存在會引起科學界如此大的反響？《太空》網站介紹稱，暗物質是現代天體物理學最重要的基石概念之一。上世紀30年代以來，天文學家發現在星系級別的宇宙尺度上，越來越多的天體運行規律與萬有引力定律矛盾，就算把所有觀察到的物質全都算上也遠遠不夠，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？由此科學家提出了暗物質的概念，這是一種“看不見也摸不著”的特殊存在，而且數量比普通物質更多，才能產生足夠的額外引力。現代天文學就是建立在這個設想上的，按照計算，95%的宇宙是由這些看不見的暗物質和暗能量組成，而我們看到的宇宙普通物質僅占5%。

盡管時至今日，各種天文觀測，包括星系團的引力透鏡效應、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，但人類畢竟從來沒有更直接的證據證明暗物質真實存在，這也使得現代天文學的基礎總讓人覺得不夠牢固。陳學雷告訴《環球時報》記者，暗物質本身是一個非常重要的科學研究對象，人類始終沒搞清楚暗物質究竟是什么東西。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，暗物質遠比普通物質多，它可能像幽靈一樣充滿了我們身邊的每個空間；但暗物質又與普通物質幾乎沒有相互作用，可以不受任何阻礙地穿透任何容器甚至我們的身體。因此這次若真能發現暗物質，它的科學重要性不言而喻，甚至可能推動物理學的又一次飛躍。

尋找暗物質有三種方法

正是因為尋找暗物質有如此重大的意義，國際上已在暗物質探測方面耗資數百億美元，主要尋找手段包括模擬宇宙大爆炸的過程，利用大型強子對撞機“撞”出暗物質粒子；在不受宇宙射線影響的地下深處，直接探測暗物質粒子；

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

2015年12月16日，“悟空”衛星被送入太空。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，都達到世界最高水平。《太空》網站形容稱，“悟空”將人類對宇宙高能粒子的直接測量范圍擴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，已經測量和記錄了超過35億的高能粒子。

不過陳學雷也提醒說，“現在就開始慶賀找到暗物質還為時尚早，‘悟空衛星目前還只是間接探測，只是發現了一些信號可能和暗物質有關系，但現在還無法下定論。”他進一步解釋說，“如果不是暗物質的話，也有幾種可能性：一是這些信號是普通天體物理過程的產物，意義就比較一般了；二是發現這些信號不是暗物質發出的，而是一種更為出乎我們意料的東西，那么此次發現的意義會比發現暗物質還要重大。”

中國開始與世界一流科研工作者競爭

在“悟空”衛星成果發布會上，中國科學院院長白春禮說：“也許在人類科學發展的歷史上，大家會記住今天。因為中國科學家已從自然科學前沿重大發現和理論的學習者、繼承者、圍觀者，逐漸走到了舞臺中央。”據介紹，近年來，中國已發射了暗物質探測衛星“悟空”、量子科學實驗衛星“墨子”、微重力科學實驗衛星“實踐十號”和硬X射線衛星“慧眼”等4顆科學衛星，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，陳學雷表示，“以前中國天文界的設備與先進國家相比落后好多年，所以我們經常只能借用別人的設備和數據做研究，或者干脆就只能做一些冷門的項目。如今我們終于開始擁有一些世界一流設備，這也意味著我們真正開始進入和世界一流科研者競爭的狀態。中國的科研工作者不比任何人差，未來的重大科學發現一定會越來越多。”▲