暗物质粒子探测卫星“悟空”发现疑似暗物质踪迹

网易科技讯11月30日消息，暗物质被科学家们假设为宇宙的构成物质，寻找暗物质存在的证据也是物理学领域一个存在已久的挑战。现在地面和空间的大量观测表明，我们宇宙最主要的部分是暗物质和暗能量，而人类只弄清了宇宙构成的百分之五。科学家们认为暗物质是宇宙结构的基础，而且也是促使星系形成和演变幕后推手。但是物理学家尚未观测到这种神秘的物质。

现在以中国为主导的一个科学任务似乎已经为我们带来了一个关于暗物质的诱人暗示。在中国举办的暗物质粒子探测卫星“悟空”首批科学成果新闻发布会上，暗物质粒子探测卫星的首席科学家、中国科学院紫金山天文台天体物理学家常进教授公布了悟空卫星至今为止所获得了一些成果。

2015年悟空卫星从距离北京约1600公里的酒泉卫星发射中心搭乘长征2D号火箭发射升空。悟空卫星的重量1850公斤，探测器重量是1415公斤，它的设计工作寿命为3年时间。它的主要探测仪器将直接探测构成宇宙射线的能量和离子电荷，特别是正负电子。

物理学家们一直借助暗物质对可见物质的引力效应推测暗物质的存在，但是却从未直接观测到暗物质的存在。中国的暗物质粒子探测卫星（DAMPE）――悟空的任务就是尝试填补这一空白，它试图通过暗物质衰变产生的大质量弱相互作用粒子进行间接探测。

宇宙射线来自于常见的天体物理学物体，比如说爆炸的超新星等。但是如果暗物质由大质量弱相互作用粒子构成的话，这些粒子偶尔会发生互相湮灭，并且形成正负电子对。从本质上说，暗物质本身不可见，但暗物质湮灭或者衰变时会产生看得见的粒子，通过探测卫星探测这些粒子，可以间接探测看不见的暗物质粒子，这就使所谓的间接探测法。

在悟空进行科学探索的530天时间里，它在25个GeV到5个TeV的观测能段内探测到了150万个宇宙射线正负电子。当研究人员将这些粒子数量与它们的能量数据进行绘图时，他们预期可以获得一条平滑的曲线。但是之前的研究已经暗示这条曲线会存在异常的尖锐结构。现在悟空已经确定那种尖锐结构的存在。常进教授称：“这或许就是暗物质存在的证据，但是尖锐结构的出现也有可能来自于其它宇宙射线源。”

科学家们需要更多的数据来确定悟空究竟观测到了什么。但是有一个值得我们高兴的好消息。据常进教授称，悟空的工作寿命计划为3年时间，但是考虑到它自身和仪器的正常运作，预计它的工作寿命能够延续5年时间。这就会使悟空记录超过100亿个宇宙射线事件。同样来自中国科学院紫金山天文台的范一中教授称，悟空的观测将对其它空间和地面仪器的观测进行补足，以此最终确定这些异常信号与暗物质湮灭之间是否存在联系。

悟空项目是由中国科学院下属的4个单位合作进行的，其中包含国家空间科学中心、紫金山天文台、高能物理研究所和近代物理研究所，此外中国科技大学、瑞士日内瓦大学和意大利的巴里大学、莱切大学和佩鲁贾大学也参与了研究。在整个项目研究阶段，有超过200名科学家和工程师参与。目前，有超过80个科学家正在进行数据分析工作。

美国普林斯顿大学的天体物理学家David Spergel称，或许更加值得注意的是，中国首个致力于天体物理学研究的任务所获得的首批观测数据表明，中国已经成为空间科学领域的中坚力量。他声称，中国正在为天体物理学和空间科学带来重大的贡献。

悟空号卫星也是中国致力于天文学和天体物理学的首个任务。Spergel称，即使悟空的数据最终并未揭开暗物质的谜团，这些观测数据也将提高我们对于宇宙射线的了解，并且让我们更多的了解超新星令人震惊的物理过程以及脉冲星的物理现象。（过客）