《財經(jīng)》記者 孫愛民/文 王小/編輯
“中國科學家獲取了目前國際上精度最高的電子宇宙射線探測結(jié)果。” 北京時間 11月30日凌晨2點，國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了這一科學成果。
這一探測結(jié)果，基于“悟空號”暗物質(zhì)探測衛(wèi)星收集到的數(shù)據(jù)。暗物質(zhì)衛(wèi)星工程首席科學家、中科院紫金山天文臺副臺長常進稱，“悟空”衛(wèi)星首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在~1TeV處的拐折。
“該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，其精確的下降行為對于判定部分電子宇宙射線是否來自于暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。”常進表示。此外，衛(wèi)星的數(shù)據(jù)初步顯示在~1.4TeV處存在能譜精細結(jié)構(gòu)。
并未100%確定發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)
暗物質(zhì)一直為科學界魂牽夢縈。
首先注意到暗物質(zhì)的是瑞士天文學家Fritz Zwick，上世紀30年代他在研究Coma星系團時，發(fā)現(xiàn)根據(jù)維里定理計算出的星系團的總質(zhì)量，遠大于根據(jù)發(fā)光度計算出來的星系團質(zhì)量。他推測星系團中存在著大量不發(fā)光的物質(zhì)，因而稱之為暗物質(zhì)。
此后，科學家用不同方法證明暗物質(zhì)存在的研究。美國天文學家Vera Rubin等測量發(fā)現(xiàn)星系的旋轉(zhuǎn)曲線，發(fā)現(xiàn)大半徑處的旋轉(zhuǎn)速度遠大于發(fā)光物質(zhì)給出的理論預期。如果引力理論正確的話，就需要引入看不見的物質(zhì)，來提供更大的引力以束縛住速度如此大的物質(zhì)。
現(xiàn)在科學界普遍認為，暗物質(zhì)粒子具有電中性、大質(zhì)量（比質(zhì)子重許多）、長壽命（顯著長于宇宙的壽命137億年）、具有正常引力相互作用等性質(zhì)。按照歐洲普朗克宇宙探測器團隊推算，宇宙的年齡為137.98 ± 0.37 億歲，由4.9%的普通物質(zhì)，26.8%的暗物質(zhì)和68.3%的暗能量組成。
用引力方法證實其存在后，科學家希望能從觀測或?qū)嶒炛邪l(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的身影，可目前仍難尋其蹤跡。
2015年12月17日，中國成功發(fā)射了“悟空號”暗物質(zhì)探測衛(wèi)星，其核心使命是在宇宙線和伽馬射線輻射中尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)，并進行天體物理研究。
通過尋找暗物質(zhì)湮滅或衰變的產(chǎn)物，來間接尋找暗物質(zhì)的“身影”，常進形容這一過程為“根據(jù)兒子的基因，反推爸爸”。“現(xiàn)在的工作，是從蛛絲馬跡中把其他的可能排除掉，如果發(fā)現(xiàn)只有暗物質(zhì)這一種可能，就可以宣布找到暗物質(zhì)。” 常進說。
“悟空號”衛(wèi)星每天繞地球15圈，每天獲得500萬個高能粒子；在軌運行的前530天，共采集了約28億顆高能宇宙射線，其中包含約150萬顆25GeV以上的電子宇宙射線。
通過對這些數(shù)據(jù)的分析，能否說明科學家發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)？常進表示，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)量還不足以100%肯定發(fā)現(xiàn)了什么，“衛(wèi)星還在繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，希望通過后面的數(shù)據(jù)分析，科學家能弄清楚”。
發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)長路漫漫
全球有多支科學家團隊正在尋找暗物質(zhì)。
其中，清華大學的CDEX實驗組，與上海交通大學PandaX實驗組，通過尋找暗物質(zhì)粒子和核子碰撞產(chǎn)生的信號，各自獨立進行直接探測；美國航天局的費米大天區(qū)望遠鏡（Fermi-LAT）、國際空間站上阿爾法磁譜儀2（AMS-02）、電子對望遠鏡（CALET）和中國“悟空號”暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星（DAMPE），通過研究探測銀河系內(nèi)的暗物質(zhì)粒子湮滅或衰變產(chǎn)生的普通粒子，來間接探測暗物質(zhì)。
此外，還有科學團隊通過對撞機探測方法，尋找高能粒子對撞產(chǎn)生的無法被探測器探測的暗物質(zhì)粒子引發(fā)的能量、動量“丟失”過程。
僅僅對撞機一項，就花費數(shù)百億美元，可暗物質(zhì)仍遲遲不“現(xiàn)身”。
2017年10月30日，意大利格蘭薩索國家實驗室的XENON1T研究人員發(fā)表研究報告顯示，持續(xù)了30多年的暗物質(zhì)追尋之旅仍然毫無進展。中國暗物質(zhì)研究人員在同一天發(fā)表研究報告，同樣是空手而歸。
據(jù)《自然》雜志報道，歐洲核子研究中心（CERN）使用太空望遠鏡進行的嘗試也未發(fā)現(xiàn)任何暗物質(zhì)粒子的蹤影，“物理學家在追尋暗物質(zhì)的旅途中越來越沮喪。”
目前暗物質(zhì)探索領(lǐng)域競爭激烈。中國科學家團隊借助“悟空號”收集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析后得到的成果，與其他團隊相比，高低如何？
“目前為止，所有科學團隊均沒有100%的暗物質(zhì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果，都只是看到跡象，分不出誰高誰低，誰更接近最后的結(jié)果。”常進在成果發(fā)布會上，回答《財經(jīng)》記者提問時說。
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