暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星＂悟空＂獲得迄今最精確高能電子宇宙線能譜

時(shí)間:2017-11-30來1源:中科院網(wǎng)站作者:91boshi

中國科學(xué)院日前舉行新聞發(fā)布會(huì)，宣布中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)的首發(fā)星——暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星（DAMPE）“悟空”取得首批重大科學(xué)成果。利用“悟空”采集到的數(shù)據(jù)，科研人員獲得了世界上迄今最精確的高能電子宇宙線能譜。相關(guān)成果于11月30日正式在《自然》（Nature）雜志在線發(fā)表。

中科院院長、黨組書記、中科院院士白春禮，中科院副院長、空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組組長相里斌出席發(fā)布會(huì)。“悟空”衛(wèi)星總體及各系統(tǒng)參研參試單位代表參加發(fā)布會(huì)。

“悟空”于2015年12月17日發(fā)射成功，在軌運(yùn)行的前530天共采集了約28億顆高能宇宙射線，其中包含約150萬顆25GeV以上的電子宇宙射線�；谶@些數(shù)據(jù)，科研人員成功獲取了目前國際上精度最高的電子宇宙射線探測(cè)結(jié)果。“悟空”的電子宇宙射線的能量測(cè)量范圍比國外的空間探測(cè)設(shè)備有顯著提高，拓展了觀察宇宙的窗口；測(cè)量到的TeV電子的“純凈”程度最高（其中混入的質(zhì)子數(shù)量最少），能譜準(zhǔn)確性高；首次直接測(cè)量到了電子宇宙射線能譜在~1 TeV處的拐折，反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，其精確的下降行為對(duì)于判定能量低于1 TeV的部分電子宇宙射線是否來自于暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。此外，“悟空”的數(shù)據(jù)初步顯示在~1.4 TeV處存在能譜精細(xì)結(jié)構(gòu)。目前“悟空”運(yùn)行狀態(tài)良好，正持續(xù)收集數(shù)據(jù)，一旦該精細(xì)結(jié)構(gòu)得以確證，將是粒子物理或天體物理領(lǐng)域的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。

自然科研中國區(qū)科學(xué)總監(jiān)印格致（Ed Gerstner）在發(fā)布會(huì)上評(píng)價(jià)說，現(xiàn)在還不知道這些結(jié)果代表著什么，但是這些結(jié)果是出乎我們意料之外的，所以它們有潛力改變我們看待宇宙的方式。該研究中實(shí)現(xiàn)的測(cè)量所需的精湛技術(shù)是無與倫比的，展示了中國技術(shù)實(shí)力發(fā)展的一個(gè)里程碑。

天文觀測(cè)表明，宇宙中的暗物質(zhì)比人類目前熟悉的普通物質(zhì)，也就是標(biāo)準(zhǔn)粒子物理模型能解釋的物質(zhì)要多5倍，其物理本質(zhì)是目前國際上粒子物理和天體物理領(lǐng)域最重大問題之一。“悟空”的核心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)，并進(jìn)行天體物理研究。

“悟空”采用了中科院紫金山天文臺(tái)研究人員自主提出的分辨粒子種類的新探測(cè)技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高能（5 GeV-10 TeV）電子、伽馬射線的“經(jīng)濟(jì)適用型”觀測(cè)。它最早由紫金山天文臺(tái)研究員常進(jìn)于2005年提出，2011年12月該項(xiàng)目被正式列入中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)，常進(jìn)擔(dān)任首席科學(xué)家。該衛(wèi)星的探測(cè)器由紫金山天文臺(tái)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、近代物理研究所、高能物理研究所與國家空間科學(xué)中心聯(lián)合研制。瑞士的日內(nèi)瓦大學(xué)、意大利國家核物理研究院也參與了硅子探測(cè)器的研發(fā)。衛(wèi)星平臺(tái)由中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研發(fā)，地面科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)由紫金山天文臺(tái)負(fù)責(zé)建設(shè)。

“悟空”在“高能電子、伽馬射線的能量測(cè)量準(zhǔn)確度”以及“區(qū)分不同種類粒子的本領(lǐng)”這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)方面世界領(lǐng)先，尤其適合尋找暗物質(zhì)粒子湮滅過程產(chǎn)生的一些非常尖銳的能譜信號(hào)。

白春禮在講話中對(duì)衛(wèi)星工程全體參研參試人員和科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)表示熱烈祝賀，對(duì)常進(jìn)科研團(tuán)隊(duì)20年多來對(duì)暗物質(zhì)粒子探測(cè)研究的堅(jiān)持不懈，院屬有關(guān)單位和院機(jī)關(guān)各部門的共同努力，財(cái)政部、科技部和國家自然科學(xué)基金委的長期支持，以及國際合作團(tuán)隊(duì)的積極參與表示感謝，并希望“悟空”團(tuán)隊(duì)及更多國內(nèi)外科研工作者繼續(xù)勇攀科技高峰，在推動(dòng)人類探索宇宙奧秘上取得更多重大突破。

白春禮指出，中國科學(xué)家已經(jīng)從自然科學(xué)前沿重大發(fā)現(xiàn)和理論的學(xué)習(xí)者、繼承者、圍觀者，逐漸走到了舞臺(tái)中央。中科院和中國科學(xué)家長期以來在基礎(chǔ)科學(xué)前沿的投入和付出終于有了突破。“悟空”瞄準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)這一重大科學(xué)前沿，在空間開展了探索性的工作，用中國科學(xué)家特有的設(shè)計(jì)方案和中國工程師獨(dú)特的探測(cè)器制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國際上最精確和最高效的探測(cè)，經(jīng)過一年多的數(shù)據(jù)積累，終于有了重大發(fā)現(xiàn)。

白春禮表示，中科院始終關(guān)注重大前沿問題，通過各種方式布局前沿課題研究。2011年1月，在財(cái)政部、科技部等有關(guān)部門支持下，中科院啟動(dòng)實(shí)施了空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)，總體目標(biāo)就是在最具優(yōu)勢(shì)和最具重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)潛力的科學(xué)熱點(diǎn)領(lǐng)域，通過自主和國際合作科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)科學(xué)上的重大創(chuàng)新突破，帶動(dòng)相關(guān)高技術(shù)的跨越式發(fā)展，發(fā)揮空間科學(xué)在國家發(fā)展中的重要戰(zhàn)略作用。“十二五”期間，空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)的四顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了“四發(fā)四捷”，取得了一批重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證成果。

白春禮強(qiáng)調(diào)，在剛剛結(jié)束的黨的十九大上，習(xí)近平總書記指出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。要瞄準(zhǔn)世界科技前沿，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破。中科院在暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星方面的前瞻布局和習(xí)近平總書記加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的要求是一致的。未來，中科院將繼續(xù)支持和組織中國科學(xué)家向重大科學(xué)前沿問題提出挑戰(zhàn)，力爭使中國的基礎(chǔ)科學(xué)研究走在建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國各項(xiàng)工作的前面，發(fā)揮帶動(dòng)和引領(lǐng)作用。

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