據安徽商報報道,“發現了一些不尋常的信號!”11月30日,“悟空”刷爆朋友圈。因為就在當天,《自然》雜志上發表了中國暗物質粒子探測衛星“悟空”的首批探測成果。到底有沒有暗物質?我們的物理課本要改了么?科學家們還在努力尋找證據。安徽商報記者了解到,中科大的研究團隊,深入參與了“悟空”衛星在軌探測和科學數據分析工作。

“悟空”任務就是尋找神秘暗物質
天文觀測表明,宇宙中的暗物質比人類目前熟悉的普通物質、也就是標準粒子物理模型能解釋的物質要多5倍,其物理本質是目前國際上粒子物理和天體物理領域的最重大問題之一。“悟空”是2015年12月17日發射的暗物質粒子探測衛星,是中國科學院“空間科學”戰略性先導科技專項的首發星,是目前世界上觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優的暗物質粒子探測衛星,其核心使命就是在宇宙線和伽馬射線輻射中尋找暗物質粒子存在的證據,并進行天體物理研究。“悟空”衛星在“高能電子、伽馬射線的能量測量準確度”和“區分不同種類粒子的本領”兩項關鍵技術指標方面世界領先,尤其適合尋找暗物質粒子湮滅過程產生的一些非常尖銳的能譜信號,F在,正是利用“悟空”采集到的數據,科研人員獲得了目前國際上最精確的高能電子宇宙射線探測結果,首次直接測量到電子宇宙射線能譜在~1TeV處的拐折,其精確的下降行為對于判定部分(能量低于1TeV)電子宇宙射線是否來自于暗物質起著關鍵性作用。相關成果于11月30日在《自然》雜志在線發表。
中科大貢獻核心系統和數據分析軟件
安徽商報記者從中科大了解到,該校核探測與核電子學國家重點實驗室成功研制出目前世界上觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優、粒子鑒別能力最強的BGO量能器。該量能器是“悟空”衛星的核心分系統,成功實現了電子宇宙射線能譜的寬能區能量測量和高純度粒子區分,為高效獲取高質量的科學數據發揮了關鍵作用。
實驗室負責人介紹說,從2009年起,該實驗室就作為重要成員參與了“悟空”衛星工程前期論證和預研工作,并完成了地面原理樣機研制。2012年“悟空”衛星工程正式立項后,該團隊攻克了“BGO晶體大動態范圍讀出”關鍵技術難題,成功研制了BGO量能器。 2015年暗物質粒子探測衛星國際科學合作組正式成立,該實驗室師生在合作組中承擔了重要研究任務,深入參與了“悟空”衛星工作。
此外,中科大黃光順教授作為衛星工程科學應用系統副總師,帶領張云龍副研究員及博士后、研究生率先開發了DAMPE科學數據分析軟件,發展了豐富的BGO量能器在軌性能標定、數據分析方法,完成了高精度能量重建工作。該團隊是暗物質粒子探測衛星國際科學合作組中獨立的四個數據分析小組之一,為科學數據分析作出了重要貢獻。
我們可能正在見證物理課本的改寫
“‘悟空’衛星在軌運行的前530天共采集了約28億例高能宇宙射線,其中包含約150萬例25GeV以上的電子宇宙射線;谶@些數據,科研人員成功獲取了目前國際上精度最高的電子宇宙射線探測結果。”科研工作者們介紹說。
據介紹,“悟空”衛星的電子宇宙射線的能量測量范圍比起國外的空間探測設備有顯著提高,拓展了我們觀察宇宙的窗口;測量到的TeV電子的“純凈”程度最高,能譜的準確性高;首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在~1 TeV處的拐折,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(能量低于1 TeV)電子宇宙射線是否來自于暗物質起著關鍵性作用。此外,“悟空”衛星的數據初步顯示在~1.4 TeV處存在能譜精細結構。
科研工作者們認為,目前,“悟空”衛星運行狀態良好,正持續收集數據,一旦該精細結構得以確證,將是粒子物理或天體物理領域的開創性發現。而我們,有可能正在見證物理課本的改寫。