““猴子”没让人失望 暗物质卫星“悟空”探天再立新功”

国庆节期间，在中科院紫金山天文台内的暗物质卫星监控大厅，还有科研人员在加班。 在全国沉浸在国庆节的气氛中的时候，我国第一颗天文卫星悟空仍然在500公里高的太阳同步轨道上行驶，很忙碌。

快四年了，那只猴子从没让我们失望过。 暗物质卫星的首席科学家经常说，最近它又给大家带来了新的惊喜。 在前两年半数据的基础上，悟空在国际上首次利用空间的实验准确绘制了高能质子宇宙线能谱，关注了能谱的新格局。 这个成果的科学意义和极限的想象空之间在哪里？ 记者由科研小组为公众揭秘。

引导人类发现宇宙线源

宇宙线是什么？ 自从1912年发现宇宙线以来，其起源和加速机制之谜至今未解开。

现实中，被大气层保护着的人类，只能从绚烂的极光中感受到它的存在。 实际上，地球一直密切接触，海面上每分钟有一个宇宙线粒子通过各硬币大小的面积，相对于地面上能量最高的粒子加速器，宇宙线的威力是前者的1000万倍

2年半，在遭受亿次冲击后，悟空绘制了屏蔽2000万个高能质子宇宙线，最高能量达到100TEV(1TEV=1兆电子伏)的宇宙线光谱图。 科学家们在这张图上看到质子流量先上升，后下降的折射结构，这到底意味着什么？

这样的结构，特别是后半段的下降结构，在以往的地面、空之间的观测中没有出现。 这是因为，与国际同类探测器相比，悟空在高能级的测量性能特点明显，前人从未见过的现象更加清晰可见。 负责数据观察的暗物质卫星队成员岳川说。

科学家们推测，除了因精度更高而打开的新视野之外，这种折射结构还可能是与地球相邻的宇宙线源留下的印记。

暗物质卫星项目小组成员、中国科学院紫金山天文台研究员袁强表示，如果宇宙线源均匀分布在银河系中，则应该看到平滑的能谱。 之所以出现转角，可能是因为地球正好与某宇宙线源相邻。

科学研究者表示，空间探测器个头太小，可接收的数据有限，但地面探测器规模越来越大，可以记录越来越多的数据。 此次研究的意义还在于通过该观测结果指明下一阶段地面宇宙线研究的方向。 如果在之后的研究中能够积累越来越多的数据，有望直接定位这附近的宇宙线源。

指导开发更高能量的粒子加速器

自1912年被发现以来，宇宙线一直向人类发出打开微观世界的钥匙。 通过研究宇宙线，人类发现了阳电子、子、中间子等重要粒子，相关研究也多次获得诺奖。 年，欧洲核中心在目前世界上最大的粒子碰撞型加速器大型强子碰撞型加速器中发现了希格斯玻色子。

追求更高能量、更精细、更强大，高能物理学家有不输给运动员的竞技精神。 国内外科学家建造了一些粒子加速器试图解读物质更深层次结构和更基本的相互作用规律。 但是，宇宙随时都可以轻松地在秒内杀死人类。 来自银河系外的最高能量宇宙线，其能量超过10的20次方电子伏特，北京正负电子对撞机几乎可以加速粒子能量的1000亿倍。

什么样的加速机构会使微观粒子具有相当于宏观物体的能量呢？ 科学家们大胆地认为，这可以探索宇宙线的粒子加速原理，也可以指导人类开发更高能的粒子加速器。 悟空参加宇宙线研究，给物理学带来新的活力。

宇宙源相当于天然的超粒子加速器。 由于人工碰撞型加速器填充了标准模型的空怀特，我们大胆地认为探索宇宙线中的高能粒子，很可能会打开现有物理模型以外的新世界。 中国科学院紫金山天文台研究员范一中说。

袁强认为，每当人类开发加速器，突破能源水平，技术难度和价格都会呈指数级增长。 因为，通过利用宇宙线研究极高能量的粒子，探索宇宙线的加速机理，可以扩大人类对物理定律的认识，有望取得超越加速器的划时代的成果。

悟空为过年服务

悟//k0//是我国发射的第一颗天文卫星，于年12月17日从事升//k0//，原计划在天运行3年。 逾期服役的悟空现在性能怎么样？

近年来，悟空相继在电子、质子宇宙线测量方面取得突破性进展，表明我国空之间的高能粒子检测研究已走在世界前列。 其次，悟空合作组陆续公布了更重的核素功率谱测量结果，有望发现不同宇宙线核素功率谱的折射结构规律，这将进一步揭示高能宇宙线的加速机理及其与星际介质的相互作用等物理问题

暗物质卫星首席科学家经常表示，卫星在轨道上运行近4年来，各自的有效载荷运行良好，已经取得了共计约70亿个粒子的新闻，重要的科学工作在持续推进。 从这次最新的研究成果来看，与国际同类探测器相比，悟空描绘的质子宇宙线能谱在1-100 tev能谱中精度最高，其能量上限由著名物理学家丁肇中指导的阿尔法磁谱仪

悟//K0//]将兵役推迟到明年，我们也在为下一代//K0//之间的高能伽玛和粒子检测实验做准备。 范中表示，团队已经开展了关键技术的预研，新的检测器将改进设计，加强低能粒子的分选能力和伽马射线检测能力等，预计总检测性能将达到目前的10倍以上。

原标题:“猴子”没有让人失望的暗物质卫星“悟空”找天立新功

值班主任:李欢

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