追踪十年暗物质“幽灵”躲猫猫

“你要小心,说不定哪一天‘暗物质’就会‘撞’你一下 。” 茫茫宇宙中,有些东西眼睛根本看不见,比如说暗物质 。宇宙中,眼睛看得见的物质只占5%,剩下的约25%来自暗物质,约70%来自暗能量 。
10多年前,中科院紫金山天文台研究员常进就开始寻找暗物质的踪迹了,目前已经发现了暗物质湮灭的“可能证据” 。昨天,常进主持的“空间探测暗物质粒子”项目获得了2011年度江苏省科学技术奖一等奖 。2015年,紫台还将向太空发射暗物质探测卫星 , 希望能够“网”住暗物质 。
你永远看不见它们
“千万别相信你的眼睛 , 有些东西不是用眼睛就可以看到的 。比如说‘暗物质’ 。”聊起暗物质,常进就像聊起了一个没见过面的朋友,亲切而又有些陌生 。
暗物质是什么?最先提出这一概念的天文学家弗里兹·扎维奇如此解释:遥远的星系团里有一些物质很独特,它们既不发散光,也不吸收光、反射光,它们对自然界的绝大多数“力”拥有免疫力,星系团似乎没有足够的可见物质可以将它们“捆绑”在一起 。
几十年后,美国天文学家鲁宾在此基础上,论证了“绝大部分星系都被‘暗物质’所包围着” 。此后 , 科学家们证实:人类在宇宙中能看到的物质只占宇宙质量的5%,而95%的宇宙由我们看不到的“暗物质”和“暗能量”构成 。
寻找暗物质,这对科学家们来说,简直就是和幽灵在捉迷藏 。曾经有科学家预言,谁先找到暗物质,谁就是下一个诺贝尔奖得主 。怎么才能找到暗物质?它看不见摸不着,即便前面有座暗物质堆成的山,你也看不见,很可能会一头撞上去 。
“暗物质本身很难被探测到,因为它们对自然界的绝大多数‘力’拥有免疫力 。因此,它们可以像幽灵一样穿过我们和地球 。”常进说 。
放气球寻找暗物质
虽然暗物质粒子本身无法被直接探测到,但可以观测暗物质衰变或湮灭后产生的“可见粒子” 。上世纪90年代后期,常进带领的科研团队开始研究探测暗物质粒子的技术 。“我和美国宇航局合作,在南极投放了一个大气球 。”1998年,常进和美国宇航局在南极建立“ATIC”(注:先进薄电离量能器)进行科考项目合作,在南极投放了一个两吨重、像足球场那么大的气球 。
2000年底至2001年初,经过改造后的“ATIC”观测设备在南极升空 , 并在离地面37公里的高空完成了人类对高能电子的首次成功观测 。随后,又用改进的仪器在南极再次做“长周期气球”实验,其中2次成功、1次失败 。他们获得了一大堆庞杂而翔实的数字,一共观测到3000多万个宇宙线粒子,经过层层筛选 , 他们找到数百个高能电子 。研究中,首先是由美国宇航局收集数据,然后交由常进的团队进行数据分析 。分析的过程相当枯燥繁琐,为了保证研究的准确性,常进和他的团队每隔几天就会聚在一起,大家围坐一圈,你帮我改 , 我帮你核查 。最终,常进捕捉到了暗物质湮灭的“可能证据” 。
紫台探测卫星2015年发射
“南极气球让我获得了很多思路,但还需要印证 。”常进说 。为了将谜底揭开,由紫台自主提出的“暗物质粒子探测卫星”计划已获批立项中国科学院空间科学战略性先导科技专项,2015年 “暗物质粒子探测卫星”将放入外太空寻找暗物质 。
目前“暗物质粒子探测卫星”已经“模样初显” 。前天,采访人员在紫台看到了这个卫星的大致模样,它看上去很普通 , 浑身布满了线头,但里面装着很多科学仪器,其中最精华部分在于一块探测板 。