繁体中文 | 加入收藏 | 设为首页 | 中艺协首页
2017中英红色文化论坛——中英艺术时尚盛典邀请函
中国第一颗暗物质粒子探测卫星“悟空”,太空寻“妖”
中国艺术家协会门户网站 www.caa001.org 发布时间:2017-1-22 16:13:03
“鸿蒙初辟本无性,打破顽冥须悟空。”茫茫天宇间,中国的“悟空”时刻瞪大“火眼金睛”,捕捉来自神秘太空的“妖”粒子,以期找到据信“大隐于市”的暗物质,揭开鸿蒙初辟时的万古洪荒之谜。
揭开这个万古洪荒之谜是全人类梦寐以求的事业,世界上最优秀的科学家持之以恒、不懈努力才有破解的希望。作为中国科学家智慧和汗水的结晶,已在轨运行1年有余的悟空号表现如何?它携带的先进装备运行状况怎样?有没有捕捉到关于暗物质的任何蛛丝马迹?
身体好、业绩好
双优生一年收获丰
作为中国第一颗暗物质粒子探测卫星,悟空号的核心部件虽然完成了相关国际水平的测试和实验,但是它适应太空环境的能力有待进一步检验。同时,在九天之上运行,时刻受宇宙射线和太阳耀斑等威胁之下,其在轨运行一年多来保持良好的“身体”状况,才是“硬道理”。
令人欣喜的是,前不久在南京举行的“悟空”升空一周年学术年会上,所有参会的中外暗物质研究专家都给“悟空”的表现打了满分100分。经过详细“体检”,“悟空”4个有效载荷中有3个即塑料闪烁体、BGO(锗酸铋晶体)量能器、中子探测器100%正常工作,硅径迹探测器正常工作率达到99.85%,大幅度优于原定的97.5%的指标。
在工作业绩方面,勤勉敬业的“悟空”更是赢得了另一个满分。发射成功不到3天,“悟空”的首轨X频段下行数据就被顺利接收、记录,并传输至中国科学院国家空间科学中心,标志着其与地面站之间的数据传输链路正式开通。之后圆满完成3个月在轨测试任务,顺利交付。运行一周年后,根据严格评估,“悟空”在粒子的电荷测量、能量测量、方向测量、粒子鉴别等方面都取得了重要进展,全面实现或超过了设计指标,完成全天区覆盖两次,共探测了18亿个粒子,这些粒子中,5GEV到10TEV区间的高能电子数量已达到100万个。它们可能来自于暗物质湮灭。“悟空”还发现了有些粒子表现出一些现有基本的物理知识“解释不了”的奇怪现象,这些很可能包含暗物质的信号。此外,“悟空”还有两个可圈可点的表现,一是完成了一张全天伽马射线图,二是成功探测到黑洞CTA 102伽马射线爆发,并被紫金山天文台1米近地天体巡天望远镜记录所印证。
装备精、显神通
创造3项世界之最
紫金山天文台副台长、暗物质粒子探测卫星首席科学家常进兴奋地表示,“悟空”的表现超出预期,正在打开物理新窗口的道路上稳步前进! 日内瓦大学教授吴欣也对“悟空”的表现给予高度评价,并认为它将大幅超期“服役”。他说, 7万多路探测粒子信道目前工作正常,备用的器件都没有用上,设计寿命3年,期望运行5到10年。同时,收集到目标粒子越来越多,绘制的能谱越来越稳定,有望早日取得突破性发现。
与国际同类探测设备如阿尔法磁谱仪相比,“悟空”表现大幅占优,它拥有3个“世界之最”的先天优势:最高的能量分辨本领、最宽的观测能段、最强的高能粒子鉴别本领。优秀的表现得益于精良的武器装备。“悟空”拥有很多中国独有的技术。比如探测器最核心的组成部分BGO量能器,在“悟空”之前,该设备所用的晶体,全世界最长的只有30厘米,而“悟空”BGO量能器的晶体长度达到60厘米,这是中科院上海硅酸盐所出品的正宗国产货。BGO量能器的性能经过欧洲核子中心严格的束流标定实验检测。该实验是利用高能粒子测试探测器探测性能,以确认各项性能指标是否满足设计要求,并为后续卫星在轨实验数据分析提供标定依据。在方案和初样研制阶段中,BGO量能器分系统分别于2012年和2014年在欧洲核子中心成功完成两次束流标定实验,利用高能电子束流等验证了量能器探测器、电子学、在线控制装置和相关数据分析软件等组件功能正常,能量分辨率、能量线性等重要指标合格。经过千锤百炼,“悟空”的BGO量能器数据读出的动态范围达到同类型探测器中最大,同时,“悟空”既能测量粒子能量、又能区分粒子的种类。
中国智、耀环宇
九天上捕捉暗物质
暗物质被科学家比作“笼罩在21世纪物理学天空中的乌云”,它涉及宇宙产生和演化的基本问题,对帮助人类认识世界有重要意义。以暗物质粒子探测为己任的“悟空”无疑是中国科学家为推进人类认识世界的一件利器,在经过一年多成功运行之后,它将在总结经验的基础上,进一步提高探测效率,更好完成自己的使命。根据计划,“悟空”在最初两年进行全天扫描,接受来自宇宙四面八方的高能电子及高能伽马射线,之后将根椐全天区探测的分析结果,对暗物质最可能出现的区城开展定向观测。
就在“悟空”在九天之上用火眼金睛扫描太空的同时,在中国四川雅砻江锦屏山垂直岩石2400米的地下,另一个以暗物质探测为主要目标之一的“熊猫计划”也在紧张实施中。“上天入地”,“悟空”+“熊猫”,这就是中国科学家揭开暗物质之谜的干劲儿。作为前沿科学课题,暗物质探测当然也是世界最顶尖的科学家们竞逐的领域。美国、意大利、日本等国家都发射或放置过探测暗物质的仪器,而诺贝尔奖得主丁肇中领衔的团队通过在放置在国际空间站上的阿尔法磁谱仪来探测暗物质无疑是最知名的。
“目前,世界上有数十家实验探测暗物质粒子。随着灵敏度逐渐提升,暗物质粒子的剩余参数空间越来越小,人类或许很快就将揭开暗物质的神秘面纱。”常进在一篇文章中对前景作出乐观的判断,并对“悟空”的优秀表现表达了充分的信心。而“熊猫计划”负责人季向东教授对中国科学家在暗物质探测突破中起到的作用充满期待,他说,现代科学史上很少有中国人的名字,教科书中大多是牛顿、爱因斯坦等西方人。在暗物质领域,我们希望,将来的教科书中会出现中国人的名字。现在机会就在我们眼前,不能再错过。
 
责编:中国艺术家协会

首页 - 法律声明 - 广告服务 - 合作伙伴 - 诚聘英才 - 意见反馈 - 联系我们 - 友情链接
版权所有:中国艺术家协会 邮箱:chinaysjxh@126.com