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“悟空”號暗物質粒子探測衛星

發布時間:2022-02-22 11:11:00來源: 光明日報

  【曬曬咱的國之重器19】

  距離地麵500公裏左右的太陽同步軌道上,來自中國的“悟空”正在遨遊。

  每天,這顆1米見方的小小衛星繞地飛行大約15圈,用“火眼金睛”努力探測著宇宙高能粒子的蹤跡。

  這隻“孫猴子”到底在找什麽(me) ?

  其實,浩瀚的銀河係中,除了恒星、行星等這些我們(men) 肉眼可見的天體(ti) ,還可能存在許多看不見的暗物質。科學家們(men) 推測,它們(men) 不發光、也基本不與(yu) 其他物質有相互作用,在一般光學手段觀測下,猶如“隱身”。

  不過,當一對暗物質粒子偶然碰撞時,可能會(hui) 湮滅,並放出電子、正電子和伽馬射線等高能粒子。如果能夠精確“捕捉”到這些粒子的信息,就可能反推出暗物質存在的蛛絲(si) 馬跡。

  2021年9月7日,“悟空”號暗物質粒子探測衛星首批伽馬光子科學數據向全球公開。自2015年12月17日成功飛天,“悟空”一次次所發布的寶貴數據令世界矚目,推進著人類對宇宙的進一步認識。

  這隻“孫猴子”到底長什麽(me) 樣?

  這顆由中國科學院研製生產(chan) 的衛星,體(ti) 積比一張辦公桌大不了多少,像一個(ge) 倒立的銀白色四層蛋糕,有效載荷卻達到1.4噸,內(nei) 部集成了近8萬(wan) 路電子學信道。從(cong) 上到下,“悟空”裝備有四大探測器:塑閃陣列探測器、矽陣列徑跡探測器、BGO(鍺酸鉍)量能器和中子探測器。其中,BGO量能器包含300多根60厘米長的鍺酸鉍晶體(ti) 。這些漂亮的“水晶棒”猶如孫悟空的“金箍棒”,對入射粒子的能量能進行極為(wei) 靈敏的測量。

  它的視力究竟要多強,才能稱得上“火眼金睛”?

  據“悟空”號首席科學家、中國科學院院士常進介紹,“悟空”號是世界上迄今為(wei) 止觀測能段範圍最寬、能量分辨率最優(you) 的空間宇宙線探測器,也是我國第一顆空間天文衛星。它平均每秒就能“捕捉”60個(ge) 高能粒子,可以對GeV到數十TeV量級之間的電子、伽馬射線等宇宙線粒子進行測量。

  這是什麽(me) 概念?1GeV是10億(yi) 電子伏特,1TeV是1000GeV,即1萬(wan) 億(yi) 電子伏特。而人眼所能接收到最敏感的可見光能量,僅(jin) 僅(jin) 約為(wei) 2電子伏特。

  飛行6年多,“悟空”號已經完成全天區掃描超過11次,獲取了百億(yi) 個(ge) 高能宇宙射線事件。每天清晨和傍晚,這隻“孫猴子”都會(hui) 飛過中國的上空。位於(yu) 北京密雲(yun) 、新疆喀什和海南三亞(ya) 等處的接收站每天接收著“悟空”號傳(chuan) 回的數據,透過這些數據,暗物質的麵紗已陸續被揭開……

  2021年5月,“悟空”號團隊繪出迄今最精確的高能氦核宇宙線能譜,並觀測到能譜新結構。這是“悟空”號繼精確測量電子能譜、繪製高能質子宇宙線能譜後,第三次發布重要科學結果,標誌著我國空間高能粒子探測已躋身世界最前列!

  國際物理學界普遍認為(wei) ,揭開暗物質之謎,將是繼日心說、萬(wan) 有引力定律、相對論及量子力學之後的又一次基礎科學變革。

  踏入暗物質探測競賽的前沿,中國科學家們(men) 相信,借助“悟空”“火眼金睛”的廣大神通,我們(men) 將可以窺見嶄新的宇宙麵貌,離逮住那“看不見摸不著”的暗物質,也許不遠了!

  (本報記者 楊舒)

(責編: 常邦麗)

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