悟空衛(wèi)星重大發(fā)現(xiàn),150萬個高能電子,能段可達(dá)25個GeV到5個TeV
悟空衛(wèi)星作為一顆滿分的暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星,代表著人類的眼睛在宇宙中探測。2015年底發(fā)射的我國首顆天文衛(wèi)星“悟空”號,使命就是在宇宙線和伽馬射線輻射中尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù),經(jīng)過一年多的數(shù)據(jù)積累,終于有了重大發(fā)現(xiàn)。
到目前為止,我們在天將近兩年,全天掃描了4次,獲得了超過35億的高能粒子。
上面右圖的橫坐標(biāo)是時間,縱坐標(biāo)是粒子數(shù)目,每天在穩(wěn)定地增長,如果有一天儀器出了問題,它就不是一條直線,它就要掉下來,所以這個直線你看穩(wěn)定在那,就證明我們在天上沒有浪費(fèi)一分鐘,所有的時間都在正常地工作。
5TeV的高能電子
這是我們在天上看到的一個5TeV的高能電子,也是人們在天上第一次直接看到這么高能量的高能電子。
“悟空”號究竟“看”到了什么呢?
這一次發(fā)表的結(jié)果是基于530天的數(shù)據(jù),從28億個高能粒子里面選出了150萬個高能電子,它觀測的能段從25個GeV到5個TeV。
悟空號的電子宇宙射線能譜
首先,“悟空”號的能量測量范圍比世界上其他的空間項(xiàng)目顯著提高,開辟了宇宙觀測新窗口。AMS-02(阿爾法磁譜儀)是不到1個TeV,費(fèi)米大概在2個TeV以下,但是我們接近5個TeV,這個窗口的延伸對科學(xué)特別重要。
“悟空”衛(wèi)星工作530天得到的高精度宇宙射線電子能譜(紅色數(shù)據(jù)點(diǎn)),以及和美國費(fèi)米衛(wèi)星測量結(jié)果(藍(lán)點(diǎn))、丁肇中先生領(lǐng)導(dǎo)的阿爾法磁譜儀的測量結(jié)果(綠點(diǎn))的比較?! 〉诙€是測量到TeV電子的純凈度最高,也就是看得清,能譜的準(zhǔn)確性最高。所以我們說“悟空獲得了世界上精度最高的宇宙高能電子能譜”,它的本底最低,系統(tǒng)誤差最小。
它在物理上首次直接測量到了能譜在1TeV處的拐折,因?yàn)橥ㄟ^十多年的觀測,在1TeV以下發(fā)現(xiàn)了宇宙高能電子的異常,有個超出情況。這個超出究竟是來自于暗物質(zhì)還是特殊的天體物理構(gòu)成,到現(xiàn)在為止還不是很清楚,只有把這個拐折測出來往下“掉”,才能判斷它的物理源。我們測出了這個“掉”,澄清了TeV電子的能譜行為,為判斷TeV以下的高能電子宇宙射線是否來自于暗物質(zhì)湮滅提供了關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)。
就是說,以前國際上花了那么多錢,數(shù)百億下去,看到了異常,這些異常是什么東西呢,這次通過我們這個數(shù)據(jù)基本能夠判定清楚。
科學(xué)觀察有一個特殊性,本來就要做A,但往往發(fā)現(xiàn)的是B,“種瓜得豆”在科學(xué)上是常有的事情。
我們在高能段發(fā)現(xiàn)了一個令人矚目的現(xiàn)象,就是這一個點(diǎn),流量突然上去又下來了,這個點(diǎn)是我們沒有預(yù)見到的,它用現(xiàn)有的物理知識還沒辦法解釋。
高能段出現(xiàn)了引入矚目的現(xiàn)象
當(dāng)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽系圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)的速度太快時,就不得不設(shè)想,在銀河系中除了可見物質(zhì)之外,一定還有其他看不見的物質(zhì),它們合在一起的引力拉著太陽,使其不至于由于速度過高而飛離現(xiàn)在所在的位置。為此所做的計(jì)算表明,這些看不見的物質(zhì)總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過看得見的物質(zhì),這些看不見的物質(zhì)就被暫時稱為暗物質(zhì)。發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì),就自然成為了重大的科學(xué)前沿。
我們的數(shù)據(jù)量到現(xiàn)在還不足以百分之百肯定我們發(fā)現(xiàn)了什么東西,但好消息是“悟空”號在天上工作幾乎完美,還在繼續(xù)收集數(shù)據(jù),我們希望通過后面的數(shù)據(jù),能夠弄清楚在TeV能段這些新奇的現(xiàn)象究竟是怎么回事。





