“悟空”卫星发现反常电子信号 可能与暗物质相关
据中国科学院公布，暗物质粒子探测卫星“悟空”有充分数据证实，在太空中测量到了电子宇宙射线的一处异常波动。这一波动此前从未被观测到，意味着中国科学家取得一项开创性发现，且有可能与暗物质相关。该成果于北京时间３０日由国际权威学术期刊《自然》在线发表。
在中国科学院紫金山天文台，“悟空”科学应用系统副总师范一中在介绍研究成果（11月2日摄）。新华社记者 金立旺 摄
“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进介绍，电子宇宙射线的正常能谱变化应该是一条平滑曲线，但根据“悟空”观测数据，在１．４万亿电子伏特（ＴｅＶ）的超高能谱段突然出现剧烈波动，呈现一个“尖峰”。这表明，此处必然有一个全新的物理现象。
中国科学院大学常务副校长、中科院院士吴岳良介绍，在高能区看到的这个电子有尖锐的峰，表明有一个重的粒子在那边衰变成这个电子，那么这个重的粒子假如是真正一个粒子的话，那就变成一个新的粒子，那么新的粒子它可能是暗物质，也可以不是暗物质，无论是不是，只要是一个新的粒子，证明了就是一个重大的发现。
这一现象是否就是科学家苦苦追寻的暗物质踪迹？
常进表示，根据现有的探测数据量和理论模型，目前还无法做出断定。但这一疑似暗物质的踪迹，是近年来科学家离暗物质最近的一次重大发现，也将打开人类观测宇宙的一扇新窗口。
中科院院士吴岳良分析，从目前数据分析看，这些“奇异”电子信号可能有两个来源，要么来自暗物质湮灭，要么来自超新星遗迹或是脉冲星。“从目前来看，来自前者的可能性似乎更有说服力。”
“‘悟空’的最新发现，是引领性原创成果重大突破。”中科院院长白春礼说，如果后续研究证实这一发现与暗物质相关，将是一项具有划时代意义的科学成果，即便与暗物质无关，也可能带来对现有科学理论的突破。
一旦国际科学界进一步认可其来自暗物质起源，人类就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量、湮灭率，以及太阳系附近的暗物质团块分布等信息，这些都是以前无法得到的。
暗物质是什么？发现暗物质的意义究竟有多重大？
当前主流科学界认为，人类已经发现的物质只占宇宙总物质量不足５％，剩余部分由暗物质和暗能量等构成。由于暗物质无法被直接观测，与物质相互作用也很弱，人类至今对它知之甚少。
暗物质的“真相”因此位列２１世纪最重要的科学谜团之一。揭开暗物质之谜，被认为是继哥白尼的日心说、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论、量子力学之后，人类认识自然规律的又一次重大飞跃。
面对诱人前景，科学家在全球展开竞争，试图第一个找到暗物质的踪迹。天上，把强磁场设备送进太空；地下，深入几千米的大山建造实验室……科学家使出浑身解数，用上了多种探测手段，国际上的相关实验和设备多达数十个。
“‘悟空’用的是探测高能宇宙射线的方式，寻找暗物质粒子湮灭的间接证据。”常进说，根据理论模型，暗物质湮灭会产生高能伽马射线、高能电子等宇宙射线，一旦找到特定的高能宇宙射线，有望推断出暗物质的“庐山真面目”。
三种途径 捕捉神秘暗物质
神秘的暗物质，似乎无处不在，却又至今没人能证明真正捕捉到它。那么，面对这些擅长“隐身”的粒子，科学家又是通过怎么的方法来寻找它们呢？
途径之一：加速器粒子碰撞 主动创造暗物质
一种办法是主动创造这些粒子。如果我们把足够高的能量浓缩在极小的空间体积之内，就像科学家在大型强子对撞机里进行的粒子碰撞实验一样，这些能量就会转化为各式各样的粒子四散奔逃。如果能量足够高，理论上就有可能产生出暗物质粒子。而由于暗物质粒子是“隐身”的，无法被周边的探测器记录到。那么，在科学家看来，这场粒子碰撞中就会有很大一部分能量不翼而飞。如果侦破了这宗能量失踪案，就能为暗物质粒子的存在提供证据。
途径之二：地下守株待兔 直接捕捉暗物质
另一种办法是守株待兔。根据理论，暗物质会参与弱相互作用，就像是荒不择路的兔子一样，它们也有可能一头撞上原子核这个“树桩”。被暗物质粒子撞上的原子核会引起发光发热的现象，或者被撞得偏离了原来的位置，这些都是科学家有可能探测到的。于是，科学家用了一个笨办法，他们建设含有大量反应物质的探测器，等待过路的暗物质粒子碰巧撞上其中某个原子核。
途径之三：太空间接探测 寻找暗物质湮灭物
还有一种办法，那就是等这些隐身的粒子主动现身。有理论预言，当两个暗物质粒子相遇时，由于互为反物质，它们便会湮灭，从而产生出高能的伽马射线，或者产生出普通的正反粒子对。这就好像两个隐身的人相遇的一瞬间，突然脱去了隐身斗篷，变成两个普通人，甚至还发出了耀眼的光芒。如果科学家在暗物质集中的地方探测到了过量的伽马射线，或者在宇宙中探测到了来源不明的大量反物质粒子，它们就有可能来源于反物质粒子的湮灭，从而给暗物质的存在提供间接的证据。
一图告诉你，究竟什么是暗物质？
来源：新华社 央视新闻
责任编辑：张义凌
