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酷玩实验室作品 北京时间11月30号 《自然》杂志刊登了来自中国科学家的一篇文章 我们中国的天文卫星“悟空” 获得了目前全球精度最高的电子宇宙射线能谱 对于未来发现和证明暗物质的存在 这些数据将起到关键性的作用 这个消息一公布 就让整个科学界为之震动 很多人就要问了 这个听起来 特别牛逼的暗物质到底是啥？ 这就要从我们的中学物理说起了 大家都知道 我们之所以能看见身边的物体 是因为物体发射的光 或者反射的光 进入了我们的眼睛 如果有一个物体 既不反射也不发射光线 我们眼睛接收不到它的光线 也就没办法成像 那么在我们眼中 这个物体就是隐形的 暗物质就是这样一种 不和光线作用 不发射、不散射、不吸收光子 也不参与电磁作用的物质 我们根本看不见它 但它又确实存在 所以科学家称呼它们为“暗物质” 说到这里 有的人肯定就有疑问了 既然大家都看不见暗物质 那是怎么确定暗物质存在的呢？ 1970年，一位科学家 观察了仙女座大星系（M31） 他测量了星系不同位置 天体的旋转速度 根据开普勒定律 如果天体距离星系中心越远 受到的引力就越小 旋转的速度就应该越慢 然而，测量结果却发现 星系边缘天体的旋转速度 远远超出了预期 科学家想来想去 想出了很多种解释 但是最终只有一种说得通 那就是在星系中 还有大量我们看不见的暗物质 我们知道质量越大的物体 能提供的引力就越大 正是这些暗物质提供的引力 让星系边缘的天体 旋转速度也非常快
回到今天的新闻 我们的悟空号 又是如何测量出 暗物质的存在的呢？ 因为暗物质互相碰撞湮灭后 会产生高能电子信号 只要能探测到 暗物质湮灭产生的信号 不就能证明暗物质的存在了吗？ 我们的悟空号 就是这样一个 拥有火眼金睛的探测器 “悟空”于2015年发射成功 是我国的第一颗天文卫星 它的使命 就是在茫茫太空之中寻找暗物质 为了达成这一目标 “悟空”装载了4.2万路电子学读出电路 168路高压电源 接近8万路探测器通道数 特别是重达1.4吨的高能粒子探测器 它的体积却仅有一立方米大 想要将这么多设备装进一个这样小的盒子里 具有世界级的技术难度 我国的攻城狮们却漂亮的完成了任务 与过去的探测设备相比 “悟空”能量测量范围更宽 达到了目前为止的最高能段——4.6 TeV 即4.6万亿电子伏特 能大面积捕捉 暗物质湮灭产生的信号
同时，“悟空”的测量精度也更高 这次它捕捉到的 是有史以来最为纯净的TeV电子 因此得出的能谱也最为准确
这一次 它的“火眼金睛”找到了两个重大发现 一是在能谱中1 TeV的位置 首次绘制出了一个拐折 不要小看这道折线 只有画出它才有可能了解 低于1 TeV的电子宇宙射线到底是怎么来的 多年以来 全世界的天文学家都梦想能够绘出它 造价20亿美元的阿尔法磁谱仪历时13年 也没能达成这一目标 而造价仅1亿美元的“悟空”只用了两年 就把这张图展现在了世人面前 二是发现在1.4 TeV的位置 电子射线出现了异常增多的情况 这表明可能存在着一个1.4 TeV的新粒子 而且很可能就是人类苦苦追寻的暗物质
有人就要问了 证明了暗物质的存在 又有什么用呢？ 是这样的，根据目前的天文学研究 宇宙中能够被我们观测到的部分 仅仅只有4% 剩下的96% 都是由暗能量和暗物质组成 它们才是这个宇宙的大头 因此 如果能够搞清楚暗物质 人类对宇宙的探索就前进了一大步 悟空号进入太空 仅仅只有两年的时间 就已经得到了这样了不起的发现 这个速度超越了世界上的所有国家 在后续的观测中 如果真的能发现暗物质 将表明宇宙的又一奥秘被人类所洞察 而这一次 我们中国还走在了世界的前列 前往浩瀚宇宙的航线图 确实地被我们握在了手上 酷玩实验室整理编辑 |
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