專家解析中國暗物質粒子探測衛星如何“棄明投暗”

　　12月17日8時12分，中國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將暗物質粒子探測衛星“悟空”發射升空，衛星順利進入預定轉移軌道。中新社記者 張素 攝

　　中新社酒泉12月17日電 (記者 張素)中國暗物質粒子探測衛星17日在酒泉成功發射，一時間“暗”成為熱搜字。記者採訪相關專家，解析這顆衛星如何“棄明投暗”。

　　若明若暗：預示著物理學的又一次革命

　　暗物質是什麼？暗物質粒子探測衛星首席科學家常進的解釋是“不發光，不發出電磁波，無法用任何光學或電磁觀測設備直接‘看’到”。

　　最早“發現”暗物質的是瑞士天文學家茨威基。20世紀30年代，他提出“在星系團中看得見的星系佔總質量的1/300以下，而99%以上的質量是看不見的”。隨后的宇宙觀測結果逐漸驗証該觀點的可信性。

　　由於暗物質等新發現動搖了已有理論假設，人類如今依然面臨“宇宙是由什麼構成的”這一難題。根據最新天文觀測結果，宇宙被分為普通物質(5%)、暗物質(26.8%)、暗能量(68.3%)。

　　“了解暗物質的性質，對於我們理解宇宙中星系、星系團等如何在宇宙演化過程中形成具有重要的意義。”中國科學院高能物理所研究員張新民說。另一方面，人類雖已面向普通物質建立了標准模型，“暗物質是目前最明確的突破了標准模型的觀測現象，將帶我們走進基本粒子更深入細微的結構”。

　　包括諾貝爾物理學獎得主李政道在內的學者認為，當前物理學面臨的狀況與19世紀末、20世紀初誕生相對論和量子力學時類似，暗物質便是一個關鍵突破口。

　　暗送秋波：三種探測方法互為補充

　　科學家稱，雖然從未直接‘看到’宇宙中存在這種物質，但卻發現了由於這種物質的引力作用對於其他可見的物質運動的影響。

　　暗物質粒子探測衛星項目組成員馮磊介紹，支持暗物質假說主要觀測証據之一是旋轉曲線，“漩渦星系的吸引力所需質量遠遠超出觀測到的物質總量，由此推斷另外一種物質存在”。而宇宙線在通過大質量的物質周圍時發生偏轉，在子彈頭星系團發現導致光線發生偏轉的地方沒有“看得見的物質”，也是暗物質存在的旁証。

　　目前探測暗物質粒子方法大致有三種。第一是已知標准模型粒子和暗物質粒子相互作用的直接探測，比如歐洲核子中心的大型強子對撞機。第二是標准模型粒子之間相互作用產生暗物質，比如歐洲DAMA團隊、美國LUS團隊和中國四川錦屏團隊。第三是暗物質粒子和暗物質粒子相互作用的間接探測，比如放置在國際空間站的阿爾法磁譜儀2號、日本量能器電子望遠鏡、中國暗物質粒子探測衛星。

　　常進說，這三種方法互為補充、互相印証。“如果在太空找到一種暗物質粒子，而它的質量超過現有加速器的能量上限，意味著必須再提高加速器能量”。

　　柳暗花明：打開窗陽光就會照進來

　　從20世紀30年代至今，科學家們通過觀測暗物質如何影響普通物質，模擬其引力效應，對其性質有了初步推斷，比如電中性、密度小、速度快，測算暗物質粒子每秒運動速度為220千米，應來自於宇宙大爆炸並播下宇宙絲狀結構的“種子”，其分布可能不均勻等。

　　“由於人們不了解暗物質，不得已稱它們‘暗’。一旦發現了它們是什麼，隨著研究的深入將會賦予新發現粒子很多名字。”中國科學院國家空間科學中心主任吳季說。

　　不過，暗物質究竟何時發現仍難以估計。常進說，中國暗物質粒子探測衛星將尋找暗物質粒子湮滅或衰變產物，但湮滅必須積累到一定程度，或是儀器靈敏度足夠高時才有可能發現，也無法使用單一標准衡量“觀測到什麼就表明是暗物質”。

　　“探測器是一個望遠鏡。一旦正常工作，相當於為我們打開一扇新的窗口，陽光就會照進來。”常進說這扇窗將會看到清晰的物理構成，必然逮到許多新奇的物理現象。暗物質粒子探測衛星順利完成、發射、運行也標志著中國正式加入到空間科學探索的大國行列。

(來源:中國新聞網)