“悟空”探“妖”
①2015年12月17日8时12分,“悟空”在酒泉卫星发射中心升空。它是一只非常勤奋的“猴子”,每天要绕地球飞行15圈,从不偷懒。
②“悟空”是我国第一颗主要用来探测暗物质的人造卫星。其实,它就是一台空间望远镜,担负着寻找暗物质粒子、研究暗物质特性及其空间分布规律等任务。
③一般人听到“暗物质”会一脸茫然:这是什么“妖魔鬼怪”?为什么要寻找它?顾名思义,暗物质就是通过人眼和其他设备看不到的物质。天文学家在长期的观测研究中发现:许多星系中存在额外的、看不见的引力源,宇宙的总质量其实远远大于已知物质的总质量。他们据此推测,宇宙中应该还存在着一种“暗物质”。我们已知的各种物质基本上都要受电磁力的影响,要么吸收光,要么反射光,要么就自己发光;但暗物质不与光波发生作用,它对电磁力无动于衷,所以我们无法看到它。
④半个多世纪过去了,对暗物质的研究依然不明朗。目前,能够确定的是,宇宙总能量的26.8%由暗物质贡献,普通物质只占4.9%,暗物质的能量是普通物质的5倍以上。有这样隐形的庞然大物存在于宇宙中,却又看不见摸不着,这的确让科学家心痒难耐。而且,暗物质与我们人类的生存息息相关。科学家发现,所有发光物质提供的引力无法抵消星系内旋转时产生的离心力,因此推测,是暗物质在提供额外引力,以阻止星系解体。也就是说,没有暗物质就没有星系,也就没有人类。而且,作为一种全新的、未知的粒子,暗物质很有可能开创前所未有的应用空间。
⑤那么,怎样才能找到传说中的暗物质呢?“悟空”的任务,就是上天捕捉暗物质粒子碰撞湮灭时产生的高能电子。简单地说,“悟空”在观测中如果突然发现某一速度的电子射线数量变多了,但这又无法用现有理论来解释,那么这些电子射线很有可能是暗物质湮灭时产生的。
⑥全世界各国的科学家都希望能够第一个观测到这部分电子射线,从而获取暗物质存在的证据。除“悟空”外,目前世界上用以探测暗物质的设备,还有国际空间站的阿尔法磁谱仪和美国宇航局的费米空间望远镜。而中国的“悟空”,是迄今为止观测范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。
⑦2017年末,“悟空”工程团队在世界权威科学杂志《自然》上发表论文,宣布获得了世界上最精确的高能电子宇宙射线能谱,该能谱将有助于发现暗物质存在的蛛丝马迹。接下来的2018年,我们希望“悟空”不负众望,用火眼金睛找到更多线索,早日探到“妖”的真容。
目前,能够确定的是,宇宙总能量的26.8%由暗物质贡献,普通物质只占4.9%,暗物质的能量是普通物质的5倍以上。