暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星17日在甘肅酒泉發(fā)射升空。它承載著全球科學(xué)家，特別是物理學(xué)科學(xué)家的厚望。
暗物質(zhì)問(wèn)題是粒子物理和宇宙學(xué)的核心問(wèn)題之一，目前世界多國(guó)都在集中人力、物力和財(cái)力研究這一問(wèn)題。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)的、由19名權(quán)威物理學(xué)家和天文學(xué)家聯(lián)合執(zhí)筆的2002年的報(bào)告中，列出了新世紀(jì)要解答的11個(gè)科學(xué)問(wèn)題，其中“什么是暗物質(zhì)”被列在首位；在中國(guó)科學(xué)院制定的創(chuàng)新2050規(guī)劃路線圖中，暗物質(zhì)和暗能量探索被列為可能出現(xiàn)革命性突破的基本科學(xué)問(wèn)題的第一位 。暗物質(zhì)和暗能量被認(rèn)為是籠罩著21世紀(jì)物理學(xué)的兩朵新的烏云，對(duì)它們的研究很可能會(huì)帶來(lái)科學(xué)上的新突破。
有關(guān)探測(cè)暗物質(zhì)的衛(wèi)星，中國(guó)并不是世界上第一個(gè)發(fā)射的。那么中國(guó)為什么要發(fā)射暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星？中國(guó)的這顆被命名為“悟空”的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星有哪些創(chuàng)新點(diǎn)？就此，記者采訪了研制暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星的相關(guān)科學(xué)家。
暗物質(zhì)不發(fā)光，不發(fā)出電磁波，從來(lái)沒(méi)有被直接“看”到過(guò)。根據(jù)最新天文觀測(cè)結(jié)果，宇宙是由27%的暗物質(zhì)、68%的暗能量和5%的普通物質(zhì)組成的。對(duì)于神秘的暗物質(zhì)，科學(xué)家迫切想知道它到底是什么。
暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星是基于暗物質(zhì)粒子湮滅或衰變的假設(shè)，即暗物質(zhì)粒子的湮滅或衰變會(huì)形成各種正粒子、反粒子對(duì)，這些粒子對(duì)在太空中傳播就成了宇宙射線和伽馬射線的一部分。暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星就是收集高能宇宙線粒子和伽馬射線光子，通過(guò)分析其能譜、空間分布來(lái)尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)。
在中國(guó)的暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星升空之前，中國(guó)科學(xué)家曾做過(guò)暗物質(zhì)的探測(cè)。暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺(tái)研究員常進(jìn)以前曾經(jīng)研制過(guò)一個(gè)小的探測(cè)器，搭載在美國(guó)的一個(gè)長(zhǎng)期停留在大氣層上空的氣球上，做了兩個(gè)月的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，探測(cè)器觀測(cè)到在高能譜段有一些奇怪的現(xiàn)象發(fā)生，科學(xué)家推測(cè)有可能就是暗物質(zhì)碰撞產(chǎn)生了明物質(zhì)，分布在非常高的譜段。常進(jìn)說(shuō)，要想觀測(cè)到高能譜段，就必須發(fā)射衛(wèi)星，探測(cè)器要更大，才能看得更加清楚；而在太空中，受到的干擾最小，衛(wèi)星飛行兩到三年，能夠累積很多數(shù)據(jù)，就能看到能量譜是不是按通常理解的方式分布的，判斷暗物質(zhì)是否存在。
我們不能總是采用別人的數(shù)據(jù)做科學(xué)分析，也不能總是依靠搭載別人的衛(wèi)星做我們想做的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?！爸袊?guó)第一顆人造地球衛(wèi)星——東方紅一號(hào)發(fā)射已有45年，但到目前為止，中國(guó)的空間科學(xué)衛(wèi)星還未成系列?！笨臻g科學(xué)衛(wèi)星工程常務(wù)副總指揮、中科院國(guó)家空間科學(xué)中心主任吳季說(shuō)，相比之下，美國(guó)、歐洲、俄羅斯、日本等國(guó)家都做了大量以科學(xué)為目標(biāo)的空間探索。作為一個(gè)航天大國(guó)，中國(guó)還沒(méi)有自己的科學(xué)衛(wèi)星系列。要想向航天強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，就不能沒(méi)有空間科學(xué)衛(wèi)星系列。我們現(xiàn)在提出創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，就不能總是跟在別人的后面走。
17日順利升空的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星是我國(guó)第一顆由中科院自主研究、生產(chǎn)的衛(wèi)星。同以前的衛(wèi)星和國(guó)際同類(lèi)衛(wèi)星相比，它具有創(chuàng)新性。
首先，這顆衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)不同于以往我國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星，它是以載荷為中心的一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。中國(guó)科技大學(xué)教授、暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師安琦說(shuō)，以往衛(wèi)星都是設(shè)計(jì)一個(gè)平臺(tái)，相當(dāng)于一個(gè)容器，然后把有效載荷置于其中，這時(shí)的有效載荷只能委曲地適應(yīng)容器。而暗物質(zhì)衛(wèi)星的設(shè)計(jì)是以載荷（探測(cè)器）為中心，先把有效載荷集中安置好，再把衛(wèi)星的其他部分見(jiàn)縫插針地“鑲嵌”在有效載荷的邊上。這種設(shè)計(jì)使得有效載荷達(dá)到1410公斤，平臺(tái)僅為440公斤，二者達(dá)到了3.2∶1。這種載荷比在世界上都是極高的。
其次，它是目前世界上觀測(cè)能段范圍最寬、空間和能量分辨率世界領(lǐng)先的高能粒子探測(cè)器。據(jù)常進(jìn)介紹，暗物質(zhì)粒子探測(cè)器屬于大型空間高能觀測(cè)設(shè)備，它可以精確測(cè)量宇宙高能粒子（電子、伽瑪、宇宙射線核素等）的物理特征和空間分布。衛(wèi)星主要由塑閃陣列探測(cè)器、硅陣列探測(cè)器、BGO量能探測(cè)器和中子探測(cè)器四大科學(xué)探測(cè)有效載荷組成。其觀測(cè)能段范圍覆蓋0.5GeV—10TeV，能量分辨優(yōu)于1.5%，超過(guò)國(guó)際上所有同類(lèi)探測(cè)器。它的能段是國(guó)際“阿爾法磁譜儀”實(shí)驗(yàn)的10倍，探測(cè)器能量分辨比國(guó)際同類(lèi)探測(cè)器高3倍以上。
聯(lián)系客服
