悟空卫星重磅新成果：可能首次看到暗物质

　　人类为此所做的计算表明，这些“看不见的物质”总量远远超过“看得见的物质”。于是，前者就被暂时称为暗物质。[详情]

　　我国首颗暗物质科学卫星——“悟空”号在轨运行近两年，成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。[详情]

　　科研人员成功获得了目前世界上最精确的高能电子宇宙线能谱，而悟空探测到的1.4万亿电子伏左右的粒子，有可能就是人们长期以来寻找的暗物质！[详情]

　　暗物质不发光，不发出电磁波，从来没有被直接“看”到过。[详情]

　　如果沿着重大发现的时间轴回溯，你会看到它正是由许多让人兴奋或疑惑或深思的多个瞬间组成。[详情]

　　来源：瞭望公众号 新华社贺萌绘制 《Nature》杂志北京时间11月30日在线发表了“悟空”取得的最新成果： 发现之一：“悟空”首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在1 TeV处的拐折，为判定部分电子宇宙射线是否来自于暗物质湮灭起着关键性作用。 发现之二：宇宙线高能电子约在1.4TeV附近呈现出尖锐的能谱，暗示了暗物质粒子存在的可能的新证据 “悟空”的新收获 《瞭望》记者 /扈永顺 北京时间11月30日，Nature杂志（《自然》）在线发表了暗物质粒子探测卫星“悟空”（DAMPE）取得的最新成果。 “悟空”在轨运行的前530天，共采集了约28亿颗高能宇宙射线，其中包含约150万颗25GeV（1GeV=10亿电子伏特）以上的电子宇宙射线。基于这些数据，科研人员成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果，并暗示了暗物质粒子存在可能的新证据。 “悟空”的火眼金睛 “通过探测暗物质粒子湮灭后产生的看得见的普通粒子来探测看不见的暗物质粒子，由于暗物质粒子产生的信号很微弱，所以需要高能量分辨、高空间分辨、高统计量、低成本的高能粒子望远镜。”暗物质卫星工程首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进介绍。 暗物质粒子探测卫星“悟空号”正是瞄准这个方向，在宇宙线和伽马射线辐射中寻找暗物质粒子存在的证据。“悟空”卫星在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”以及“区分不同种类粒子的本领”这两项关键技术指标方面世界领先，尤其适合寻找暗物质粒子湮灭过程产生的一些非常尖锐的能谱信号。 “悟空”看到了什么？  发现之一：“悟空”首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在1 TeV（1 TeV=1万亿电子伏特）处的拐折，为判定部分（能量低于1 TeV）电子宇宙射线是否来自于暗物质湮灭起着关键性作用。  1.4 TeV处红色突起部分呈现出尖锐能谱 “暗物质湮灭时候，两个粒子碰到一起会产生电子、伽马射线的异常能谱段，这一能谱段会出现拐折，即电子流量突然降低，这一拐折跟暗物质有多大的关系？不同的模型预言的拐折具体行为不一样，但都预测有拐折，现在这一能谱拐折能够百分之百确认存在。”暗物质卫星工程科学应用系统副总师范一中解释。 中科院国家空间科学中心主任吴季认为，“美国费米卫星、阿尔法磁谱仪设计的观测能段只有几百个GeV，再高能段就置信度不高了，但积累的很多观测数据表明，在接近一个TeV时已经发现一些异常，‘悟空’正好弥补这一不足，在TeV以上开辟了一个新的窗口，就像进入了无人区。” 发现之二：宇宙线高能电子约在1.4TeV附近呈现出尖锐的能谱，暗示了暗物质粒子存在的可能的新证据。 专家认为，电子宇宙射线能谱在1.4 TeV处似乎存在一个“尖锐结构”，对它有两种解释： 1、可能预示着宇宙中存在“质量为1.4TeV左右的新粒子” 2、或者是“尚不为人知的单能态TeV粒子加速器” 因为置信度不够，这个尖锐结构的电子能谱没有被确认，现在回答这是否是暗物质为时尚早。 专家认为，这也有可能是其他天体物理现象，例如脉冲星造成的。“现在我们更关心1.4TeV的这个数据点。天上会不会有类似加速器一样的天体现象把电子加速到这么高的能量？或许是脉冲星造成的，这也是很重要的发现，宇宙中还能加速出这种东西，是很奇怪的现象。”范一中解释，如果这是天文现象，也是从来没有人想到过的重大新发现。 对于“悟空”团队来说，最重要的是收集到足够的数据来确认是否有这个能谱结构。目前“悟空”卫星运行状态良好，正持续收集数据，一旦该尖锐能谱结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现，专家对此充满期待。 新闻链接：暗物质是什么？ 当天文学家发现我们的太阳系围绕银河系中心旋转的速度太快时，不得不设想，在银河系中除了可见物质之外，一定还有其他看不见的物质，他们合在一起的引力拉着太阳，使其不至于由于速度过高而往外飞，这些看不见的物质就被暂时称为暗物质。 “暗物质的存在已获大量天文观测和理论研究的支持，但其不属于粒子物理标准模型中的已知物质，理解暗物质属性是当代物理学面临的一大挑战。”中科院院士吴岳良介绍，探究暗物质的物理本质是目前国际上粒子物理和天体物理领域的最重大问题之一。 暗物质卫星工程首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进向记者介绍，暗物质和暗能量占当今宇宙总能量密度的95%，暗物质粒子具有不发光、相互作用弱，长寿命、质量大等特点，天文观测表明宇宙中的暗物质是人类目前熟悉的普通物质的5倍。 根据我们已知的物理规律，来自宇宙空间的粒子能谱（能谱指的是电子数目随能量的变化情况）有其特定的分布，其分布规律是逐渐下降的。因此，如果在太空中确定某一个方向观测，从那个方向过来的高能粒子会随着能量谱段的升高越来越少。如果出现异常，必然有着新的物理原因。 根据目前理论物理学家的解释，如果暗物质粒子相互碰撞并湮灭，将转换为高能电子。那么到空间去精确地探测高能电子能谱，就可以发现暗物质存在的蛛丝马迹。 “悟空”的硅阵列探测器是怎么诞生的 《瞭望》记者 /扈永顺 “悟空”由四个探测器组成，分别是塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO能量器和中子探测器 项目骨干成员在硅阵列探测器前合影（从左到右）： 张飞、汪锦州、龚轲、王焕玉、彭文溪、吴帝 “‘悟空’在轨的健康稳定运行、本次科学成果的发布，都是对我们多年来攻坚克难、夜以继日努力工作的最好回报。作为该项工程研制队伍的一员，非常荣幸也非常激动。”暗物质粒子探测卫星硅阵列探测器分系统主任设计师彭文溪在得知“悟空”首批科学成果发布后，高兴地与大家分享这份“收获”的喜悦。 殊不知，这份喜悦背后，对彭文溪和他的导师王焕玉研究员来说，有常人难以想象的压力。在中国科学院高能物理所，记者见到了两位专家，年届63岁的王焕玉研究员已经鬓发花白，而年仅35岁的彭文溪副研究员也因这一项目早生华发。 “当时压力是很大的，我们两个人顶着上面领导的压力，也顶着工程进度的压力，说实话，那时候我们几乎都快崩溃了，每次开卫星工程调度会都等着‘挨骂’。”王焕玉坦言，暗物质卫星是他在参与航天工程的二三十年中，碰到的最棘手的项目。 “一般卫星进入初样阶段很少修改设计方案，但为了更好地实现科学目标，2013年初的时候，团队决定修改硅阵列探测器方案，并且引入国际合作团队。”彭文溪告诉记者，从2013年重新设计方案到2015年底发射只有三年时间，在这么短的时间内，要领导一个国际合作团队，为这样一个新的探测器重新设计方案并研制出上天的产品，当时很多专家认为这是不可想象的事情。在首席科学家的鼓励和支持下，彭文溪团队硬着头皮接受了挑战。 记者了解到，硅阵列探测器是一个构成复杂、功能强大、高度集成的系统。首先，它包含了73728路精密的硅微条探测单元，每路微条只有一根头发丝粗细，要紧密拼接成12块、每块约0.6平米的探测器阵列，对装配工艺有着极为严格的要求。肉眼看时每块探测器如光滑的镜面，在显微镜下才能看到之间的连接线，工艺极其复杂。 同时，它还配备了一套“超强大脑”——读出电子学子系统，不仅可以同时收集、处理7万多路信号，还具备供电、状态监控、通讯等功能。虽然硅阵列探测器系统复杂，但整体功耗不能超过85瓦，平均一个通道才1.1毫瓦，作为一个新的航天产品来说，其设计和研制难度可想而知。 “我们的研制计划是按照整个卫星工程的时间来定的，说白了就是立下了军令状，就必须按时完成产品的交付，不然就会拖整个工程的后腿，我们副主任设计师张飞在设计阶段，曾因为压力太大，在办公室呆了好几天都没回家。”彭文溪感慨道。 彭文溪向记者展示硅阵列探测器结构件 “悟空”由四个探测器组成，分别是塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO能量器和中子探测器。在正样飞行件交付前，彭文溪团队一直处于工程进度垫底的状态。有人开玩笑说，暗物质卫星能不能按时发射，就看硅阵列探测器啥时候交付了。这句玩笑话对于彭文溪队伍的每一个成员来说却是沉甸甸的压力。 人造卫星的研制一般分为方案阶段、初样阶段、正样阶段、发射应用四大阶段。2013年春天，别的探测器分系统都开始进入初样研制生产阶段，而硅阵列探测器刚完成初步设计；2014年秋天，其他分系统都由初样转入正样研制阶段，而彭文溪团队一边要值班继续完成初样试验，一边还要组织开展正样研制工作。参加整星力学稳定性测试时，另外三个探测器是用的初样，而硅阵列探测器只是使用了没有探测器功能的“结构件”参加试验。做热真空试验时，硅阵列探测器也只能“缺席”。 “这就好比一场400米游泳比赛，别人已经游出100米，我们才入水，一直处在最后一名，所以没有理由不夜以继日、加班加点奋力追赶。”彭文溪回忆。 压力并不止这些，因为硅阵列探测器是与瑞士日内瓦大学和意大利佩鲁贾大学共同合作，需要双方不断的沟通交流，期间也出现了各种意想不到的困难。到了做探测器正样时，因为国外机构改进了制造工具，意外导致了探测器失效，王焕玉、彭文溪也多次到国外监督工程进度。 探测器正样做好，做热真空实验时却又出现了意想不到的难题。“需要降到零下30度时进行试验，当时国外试验仪器温度降不下来，也很难做到真空状态，试验了两遍都不行，当时时间也紧张，我联系了航天5院的机器，回国把试验做成功了。”彭文溪说，那时他在国外自己拍板将探测器运回国内试验，虽然对试验能成功与否倍感压力，但他感受更多的是肩上沉甸甸的责任。 作为三度参加嫦娥工程的“老兵”，彭文溪深刻地体会到航天项目的成败，质量才是关键。在研制过程中，他反复提醒团队成员，一定要坚持“质量第一”原则。在大家的共同努力下，硅阵列探测器飞行件研制进展非常顺利，没有一天拖延，在2015年5月顺利完成交付。” 2015年12月17日，王焕玉、彭文溪在酒泉卫星发射基地见证了“悟空”的发射，像很多参研人员一样，他们头天晚上也难以入眠。“发射成功后大家非常高兴，当时我是既激动也紧张，因为很快就要看我们载荷的表现了。”彭文溪说。 2015年12月20日“悟空”的科学载荷在轨陆续顺利开机，并开始科学数据采集，至今已连续工作700多天。 最后，彭文溪告诉记者，这次科学成果的发布，只是拉开了一个序幕，未来“悟空”将要继续运行至少1年，之后还会根据卫星状态开展延寿工作，届时将会积累到更多的数据，提供给科学家分析，开展相关研究工作。作为载荷研制单位，他们将为“悟空”硅阵列探测器未来在轨的正常运行提供技术支持，也会积极参与数据分析。 [详情]

　　悟空号第一次直接测量到了电子宇宙射线能谱“在1 TeV处的拐折”这对于判定部分电子宇宙射线“是否来自于暗物质”起着关键性作用。[详情]

　　前“悟空”卫星运行状态良好，正持续收集数据，一旦该精细结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。[详情]

　　在近两年的在轨运行期间，“悟空”号采集了约28亿例高能宇宙射线，并基于这些数据获取了目前国际上精度最高的TeV电子宇宙射线探测结果。[详情]

　　新华社北京11月30日电 题：“悟空”为什么“能”？——首批科学成果的三宗“最” 新华社记者陈芳、王珏玢、蒋芳 中国暗物质粒子探测卫星“悟空”于北京时间30日正式公布首批重要科学成果。这只来自中国的“顽猴”出手不凡，仅两年的观测结果就发现了前所未有的现象，或有望揭开暗物质的神秘面纱。 “悟空”究竟“能”在哪？此次发现是否合乎当初的科研目标？有可能取得的成果将会是何种级别……暗物质卫星科研团队为公众分析首批科学成果的三宗“最”。 最“经济适用”的卫星 花费小、本领大，看得清、测得准。谈到2015年底发射的暗物质卫星“悟空”，专家一致给予“性价比”很高的评价。 天文学家发现，银河系外围恒星围绕银河系中心旋转的速度“太快”，因此，在银河系中除了可见物质之外，一定还有其他看不见的物质，他们合在一起的引力“拉着”这些天体，使其不至于由于速度过高而飞离银河系。为此所做的计算表明，这些看不见的物质总量是普通物质的5倍以上，它们就是“暗物质”。 “悟空”在太空中的任务，就是通过间接方法，捕捉暗物质湮灭、衰变的蛛丝马迹。在这一方面，造价数亿至数十亿美元的费米卫星、阿尔法磁谱仪目标类似，但“悟空”项目耗资不到1亿美元，堪称“经济适用”的典范。 虽然花钱少，但本领一点不打折。卫星首席科学家常进介绍，“悟空”在同类设备中拥有工作能段最高、能量分辨率最高、粒子鉴别本领最强3项“绝技”。 “‘悟空’具有百万选一不出错、同时看100万倍能量范围的能力。说‘火眼金睛’一点也不为过。”常进说。 最“意外”的发现 “悟空”降妖伏魔，源于两次“意外”。 1997年，美国宇航局在南极开展南极长周期气球项目ATIC，主要目标是观测高能宇宙射线，电子、伽马射线本不在观测之列。 “这是个机会！”常进意识到，美国选择的南极，是地球上观测高能电子独一无二的窗口。他一遍遍给南极项目负责人发邮件，阐述自己的观测构想。 经过一年多验算、证明，这一最初被认为“疯狂”的计划最终得到支持。此后7年，常进3次参与南极观测，在3000多万个宇宙线粒子里成功找到210个超出正常能谱的高能电子。2008年，以常进为第一作者的论文在《自然》杂志发表。在文中，常进论述了电子“超出”可能来自暗物质湮灭，“搭便车”的研究最终获得了国际瞩目的成就。 第二次“意外”出现在“悟空”上天后。卫星科学应用系统副总师范一中说，本来所有的注意力都放在以前实验结果中的“超出”能段，谁也没想到，在更高的1.4TeV能量处，会再发现异于正常能谱的“奇异”电子。 “这可能会是‘悟空号’最重要的发现。科学就是这样，无心插柳、种瓜得豆，你永远不知道下一秒会有什么惊喜。”范一中说。 最令人期待的成果 “从未预想的成果”“激动人心的发现”……对于此次公布的“悟空”成果，《自然》中国区总监印格致毫不吝惜地给予了极高评价。 虽然目前积累的粒子数量还不足以确证“发现”，“悟空”在1.4TeV处捕捉的“奇异”电子，依然引起了物理学者的强烈关注。 2013年，欧洲核子中心确认发现被誉为“上帝粒子”的希格斯玻色子。物理学标准模型61种基本粒子的最后一块拼图归位。但这并不是宇宙的最终答案。功德圆满的模型如果不能突破，也意味着对宇宙新知的探索即将步入一片沙漠。 范一中说，1.4TeV能量处的“奇异”电子信号如果得到确认，将超出常规天文模型的解释范畴，要么来自暗物质湮灭，要么来自宇宙中某种奇特的“新型加速器”。 “现在看来，最有可能的解释是来源于暗物质。”中科院院士吴岳良说。 “粒子物理领域已经进入下半场，希望‘悟空’能够得分。按照目前的进度，我们的第二批科学成果预计将在明年底发表。”常进说。[详情]

　　暗物质卫星工程首席科学家常进在中科院国家空间科学中心空间科学任务大厅介绍卫星工作情况（2015年12月24日摄）。 暗物质卫星工程首席科学家常进在中科院国家空间科学中心空间科学任务大厅介绍卫星工作情况（2015年12月24日摄）。暗物质卫星工程首席科学家常进在中科院国家空间科学中心空间科学任务大厅介绍卫星工作情况（2015年12月24日摄）。 新华社南京11月30日电（记者王珏玢、蔡玉高、蒋芳）30日，中国暗物质粒子探测卫星“悟空”的首批重要科学成果向国际社会公布。作为中国发射的首颗天文卫星，被大家寄予厚望的“悟空”出手不凡，不到两年的观测便有一批重大成果公布，或有望揭开暗物质的神秘面纱。 搭载暗物质粒子探测卫星的长征二号丁运载火箭升空（2015年12月17日摄）。搭载暗物质粒子探测卫星的长征二号丁运载火箭升空（2015年12月17日摄）。 “悟空”寻找的暗物质究竟是何方神圣？卫星到底看到了什么？解开暗物质之谜跟人类有什么关系？就这些公众关心的问题，暗物质粒子探测卫星首席科学家常进接受了新华社记者的专访。 一问：“悟空”究竟看到了什么？ 答：这次我们公布的首批重大成果，是“悟空”上天近两年内观测到的高能电子数据。最令我们兴奋的一项发现是在1.4万亿电子伏特（TeV）能量处，发现了一簇明显高于平滑能谱结构的高能电子。这样的高能电子源，已经突破了常规物理模型可以解释的范围，这有可能是暗物质湮灭留下的证据。 二问：暗物质是什么？人类目前对暗物质有哪些了解？ 答：暗物质（DarkMatter）是天文学家为了解释宇宙中引力质量远大于发光物质质量的疑难，而引入的一类新物质。它大约占宇宙质量的27%，而普通物质只占5%。暗物质不发射、吸收、散射光子，也不参与电磁作用，它究竟是什么，目前还很神秘。 通俗点来说，你可以把它想象成把星系粘合在一起的“胶水”。你知道它就在那里，但不知道它是什么，也正因为它神秘又非常重要，暗物质也被称为“21世纪物理学晴朗天空中的两朵乌云”之一。 三问：既然暗物质“看不见”、“测不着”，“悟空”怎样抓住这样的“宇宙幽灵”呢？ 答：暗物质本身不发射、吸收或散射光子，但是暗物质粒子相互湮灭或者自身衰变，可以产生一些稳定的可观测粒子，譬如伽马射线、宇宙射线、中微子等。“悟空”的设计原理，就是要在太空中高精度测量伽马射线、宇宙射线的能谱以及空间分布，来寻找暗物质粒子存在的证据。这也是目前国际上探测暗物质粒子的主要途径之一。 四问：与其他暗物质探测器相比，“悟空”有什么绝技？ 答：空间卫星承担寻找暗物质证据的任务，国际已有先例，比如阿尔法磁谱仪、费米卫星等。与国际上同类型设备相比，“悟空”有3个特点：工作能段高，能量分辨率高，鉴别粒子本领强。“悟空”的探测极限，可以达到可见光光子能量的10万亿倍，这意味着，它兼具“看得远”和“看得准”两个优点。 五问：为什么找暗物质需要“上天”？ 答：暗物质粒子湮灭或者衰变产生的宇宙射线粒子或者高能伽马射线不能穿透地球大气，会被吸收掉，所以我们决定让“悟空”上天。 六问：“悟空”上天都做些什么？ 答：“悟空”上天的核心工作是“挖宝”！具体来讲，就是在一堆宇宙高能粒子中用“火眼金睛”找出跟暗物质相关的高能电子和伽马射线。在宇宙空间里，质子占所有高能粒子总数的90%左右，电子大约占质子的一千分之一，伽马射线只占一百万分之一，这真是“沙里淘金”啊。 七问：“悟空”背后的“师傅”们，都做哪些工作？ 答：一个“悟空”在天上飞，一整个团队在地上天天追。我们有监控人员，相当于“队医”，每天给卫星体检，监测运转情况；有数据处理人员，经过科学分析程序，记录有用粒子的各种信息；还有科学分析人员，要分析解释“悟空”收集到的数据意味着什么。整个团队科研人员各司其职，互相配合。 八问：从目前看，“悟空”运行状态如何？ 答：“悟空”在轨运行良好，塑料闪烁体、BGO量能器、中子探测器、硅径迹探测器正常工作率全部高于99.2%，平均水平达到99.5%，大幅度优于原定97.5%的原定指标。星上的故障备份设备目前无一采用。我们期望“悟空”能超越3年的设计寿命，能为我们“捉妖”5至10年。 九问：下一步对“悟空”观测有什么期待？ 答：再过1至3年，预期“悟空”在我们最为期待的1.4万亿电子伏特能量处观测电子数将积累到150-200个，那时结论会更确定。无论这些电子来源于哪里，都将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。而一旦国际科学界进一步研究确认其暗物质起源，人类就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量、湮灭率，以及太阳系附近的暗物质团块分布特征，这些都是前人无法想象的成就。 十问：设想“悟空”取到了“真经”，暗物质发现对人类有什么用？ 答：基础科学的关键性突破会对世界和人类生活产生颠覆性的影响，但这种影响需要耐心等待。爱因斯坦100多年前发表相对论，彻底改变了现代人类对宇宙的认知；我们现在广泛使用的万维网就是由粒子物理学家首先发明的。暗物质的作用我们现在无从得知，但是现在，寻找暗物质的工作已经在天天影响我和我的团队成员，100年后，也许人类子孙后代的日常生活都离不开对暗物质性质的发掘和利用。[详情]

　　新华社北京11月30日电 题：“悟空”发现疑似暗物质踪迹中国探问宇宙之谜迈出重要一步 新华社记者陈芳、董瑞丰、蔡玉高、蒋芳 暗物质，一个人类追寻多年的宇宙魅影，最近被中国“悟空”发现了疑似踪迹。 国际权威学术期刊《自然》于北京时间30日在线发布，暗物质粒子探测卫星“悟空”在太空中测量到电子宇宙射线的一处异常波动。这一神秘讯号首次为人类所观测，意味着中国科学家取得了一项开创性发现。 “‘悟空’的最新发现，是引领性原创成果重大突破。”中科院院长白春礼说，如果后续研究证实这一发现与暗物质相关，将是一项具有划时代意义的科学成果，即便与暗物质无关，也可能带来对现有科学理论的突破。 探问宇宙之谜的火炬，传承到新时代的中国人手中。从“东方红一号”到“悟空”，从茫茫深海到浩渺太空，“中国梦”正承载起更多为全人类探寻未知、解答未知的使命。 打开“新窗口”：疑似暗物质踪迹初现？ 经过两年持续观测，“悟空”在1.4万亿电子伏特（TeV）的超高能谱段，“定位”了一束明显异于常态的电子宇宙射线。 “之前没有人发现过。”“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进解释，正常的能谱变化应该是一条平滑的曲线，但根据“悟空”观测数据，这里突然出现了一处剧烈波动，划出一个“尖峰”，意味着此处必有“古怪”。 “现有的物理模型无法解释‘悟空’的最新发现。”《自然》审稿人、一位国际知名的理论物理学家这样评价。 新发现是否就是科学家苦苦追寻的暗物质踪迹？中科院理论物理研究所所长吴岳良说，根据现有数据和理论模型无法做出断定，但这是“暗示了暗物质粒子存在的可能的新证据”。 暗物质是什么？发现暗物质的意义究竟有多重大？ 当前主流科学界认为，人类已经发现的物质只占宇宙总物质量不足5%，剩余部分由暗物质和暗能量等构成。由于暗物质无法被直接观测，与物质相互作用也很弱，人类至今对它知之甚少。 暗物质的“真相”因此位列21世纪最重要的科学谜团之一。揭开暗物质之谜，被认为是继哥白尼的日心说、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论、量子力学之后，人类认识自然规律的又一次重大飞跃。 面对诱人前景，科学家在全球展开竞争，试图第一个找到暗物质的踪迹。天上，把强磁场设备送进太空；地下，深入几千米的大山建造实验室……科学家使出浑身解数，用上了多种探测手段，国际上的相关实验和设备多达数十个。 “‘悟空’用的是探测高能宇宙射线的方式，寻找暗物质粒子湮灭的间接证据。”常进说，根据理论模型，暗物质湮灭会产生高能伽马射线、高能电子等宇宙射线，一旦找到特定的高能宇宙射线，有望推断出暗物质的“庐山真面目”。 “悟空”得出数据后，研究人员为了排除分析方法可能产生的干扰，将初始数据分别交由4个中外团队独立分析计算，最后得出一致结论：在1.4TeV处确实出现了异常现象。 这是近年来科学家离暗物质最近的一次发现。常进说，如果进一步研究确认与暗物质相关，人类就可以沿着“悟空”的脚步去找寻宇宙中5%以外的广袤未知，这将是一个超出想象的成就。 “即便无法证明是暗物质的踪迹，‘悟空’也为全人类打开了观测宇宙的一扇新窗口。”常进说。 宇宙捞“针”：“悟空”有哪些绝技 《自然》期刊中国区科学总监印格致（EdGerstner）对常进的话深以为然。“科学就是在一个接一个的‘可能’中不断接近真理，”他说，“对科学家来说，发现异常未知的那一刻最兴奋。” 不过，寻找“异常”与“可能”绝非易事。自2015年底发射升空，“悟空”探测了35亿多个高能宇宙射线，从中总共搜寻出100多个异常电子，难度不亚于大海捞针。 “天上的辐射背景太复杂，需要做出区分。”“悟空”科学应用系统总设计师伍健说，与国际同类探测设备相比，“悟空”在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”和“区分不同种类宇宙射线的本领”这两项关键技术指标方面世界领先，尤其适合寻找暗物质粒子湮灭过程中产生的一些非常尖锐的信号。 “就好比在有上千万人口的城市里找到特定的一个人，既要快，又要准。”常进说。 目前国际上知名的相关研究项目有美国费米卫星，日本量能器型电子望远镜，以及著名物理学家丁肇中主持的阿尔法磁谱仪等。“悟空”科学应用系统副总师范一中说，相比同类设备，“悟空”显著提高了电子能量观测的上限，得到的电子样本“纯净”程度也最高，这是中国科研人员自主提出的新探测技术，实现了对高能电子、伽马射线的“经济实用型”观测。 香港大学物理系副教授苏萌说，关键性的“拐折”由“悟空”首次测量出来，说明中国的暗物质卫星测量水平具有非常独到的优势。 “悟空”研究团队也坦承，目前数据统计量还不够，存在一定的统计误差。“我们是‘靠天吃饭’，天上有多少宇宙射线，我们才能测到多少事例。”常进说，要降低统计误差，唯一办法是积累大量数据，这需要更多时间。 好消息是，“悟空”在轨运行状况很好，预计卫星在天工作时间会大大超过设计寿命。“悟空”研究团队透露，今后两三年是卫星数据分析的关键时期，收集到目标事例越来越多，绘制的能谱越来越精确，还将有系列重大成果发布。 探索“无人区”：中国瞄准人类科学前沿 不久前，伍健到欧洲的合作伙伴总部访问，会议室陈列了三个科学实验装置的标志，按时间顺序分别是费米卫星、阿尔法磁谱仪和“悟空”。“这是他们从数十个合作项目中选出的、有代表性的实验，在相关领域最有希望取得成就。”伍健说。 “悟空”对暗物质的探寻，已经逐渐进入科学的“无人区”。但在“无人区”做一个“领跑者”，不是件容易的事。原创思想、技术实力，这些年来“悟空”研究团队没少被质疑。 上世纪90年代末，由于资金短缺，常进加入美国一个高能宇宙射线研究项目。起初，他的观测方法得不到美方同行的认同，经过反复模拟和实验验证，美方的南极气球项目终于采纳了他的方法，并在高能电子观测方面取得重要进展。 时隔多年，美国团队中一位教授在国际学术会议上提到此事，还连连感慨：“中国的常教授当年给我们带来一个疯狂的想法，结果一举成功！” “悟空”用的一个探测器关键芯片需要进口，但当时国外对中国禁运这类芯片。“悟空”研究团队从零开始，研究芯片、改装芯片，最终用自己的技术解决了这一问题。 “整天跟着别人屁股后面搞研究，谈何自主创新？”常进说，“中国的科研人员一定要有自信，外国的技术路线不见得比我们强，关键在于我们找到了正确方法后自己能否守得住。” 站在科学的最前沿，也让中国科学家赢得更多荣誉。“我们主导的研究发现，就能把自己的名字署在上面。”范一中说。 从卫星设计、测试起，以常进为首的“悟空”研究团队不断吸引国内外科研人员加入，目前已经形成了来自中国、瑞士、意大利等国，人数超过100名的多学科顶尖人才团队。 从深海载人技术到量子保密通信，从“天眼”到“悟空”，中国对科学和技术“无人区”的探索日渐成为常态。“聚沙成塔，国家实力不断增强，对基础研究不断重视，让以前不可能的事情成为现实，也让科学家有机会实现更伟大的梦想。”常进说。[详情]

　　新华社伦敦１１月２９日电 新闻分析：中国“悟空”捕捉暗物质“蛛丝马迹”新华社记者张家伟暗物质，这个看不见也摸不着的宇宙中“缺失质量”至今无法被直接证实，对于这片“物理学天空中的乌云”，国际科学界一直执着探寻。英国《自然》杂志２９日在线发表报告说，基于中国暗物质粒子探测卫星“悟空”收集的数据，中国科研团队获取了目前国际上在万亿电子伏特能段精度最高的电子宇宙射线探测结果，有助于进一步捕捉暗物质存在的“蛛丝马迹”。“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进在中国科学院发布暗物质粒子探测卫星首批科学成果（11月27日摄）。新华社记者 金立旺 摄探寻幽灵般存在暗物质不发光，也不参与电磁相互作用，无法用任何光学或电磁观测设备直接观察，科学家只能通过引力产生的效应来推测它的存在。目前主流观点认为，宇宙中已知的普通物质不到５％，即标准粒子物理模型能解释的物质；９５％以上是至今仍笼罩神秘面纱的暗物质和暗能量。了解暗物质，才有机会深入认识浩瀚宇宙。近年来，全球多个项目通过不同类型设备持续暗物质探索。这其中包括：欧洲核子研究中心大型强子对撞机开展的对撞实验，目的是通过粒子对撞产生暗物质；中国四川锦屏地下的ＰａｎｄａＸ（熊猫计划）、已完成使命的美国ＬＵＸ项目等属于测量暗物质散射至液体或固体的实验。除了在地球上的对撞或散射实验，一些国家也在太空中基于暗物质湮灭产生反物质的原理开展相关探测，典型代表就是中国的“悟空”。“悟空”２０１５年１２月发射升空，是中国首颗暗物质粒子探测卫星。与国际上类似的空间探测器相比，“悟空”在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”以及“区分不同种类粒子的能力”这两项关键技术指标上处于领先地位，特别适合寻找暗物质粒子湮灭过程产生的一些非常尖锐的能谱信号。能谱指的是电子数目随能量的变化情况。搭载暗物质粒子探测卫星的长征二号丁运载火箭升空（2015年12月17日摄）。新华社记者 金立旺 摄探测潜力可观《自然》物理科学主编卡尔·日耶梅利斯告诉新华社记者：“高能电子宇宙射线能谱可为科学家探寻这些高能粒子源头提供线索，而这一源头可能包含的进程或许会涉及至今仍难以捉摸的暗物质，发表在《自然》上的最新探测结果也证实了暗物质粒子探测卫星在测量这类能谱上的可观潜力。”当前，国际上对在太空中搜寻暗物质有较高期待。日耶梅利斯认为，在暗物质的探索中，像“悟空”这样的空间探测器被寄予厚望，但也不要忘记暗物质并不是天体物理学家需要解答的唯一问题，“‘悟空’获取的高能宇宙射线能谱信息将推动新理论发展，不管它是否能找到暗物质”。“悟空”卫星地面科学应用系统副总设计师、紫金山天文台研究员范一中接受新华社记者采访时说，地面实验主要进行的是暗物质直接探测，也就是探测暗物质粒子与普通物质之间的碰撞过程，空间仪器的间接探测和地面直接探测所基于的物理假设区别很大，所以更多是互补关系。对于空间仪器探测能否带来更大优势，范一中说：“地面实验的一个优势是周期较短，探测器可以建得越来越大，而空间探测周期更长，所以不好直接判断哪个方面的实验最先取得突破。”探索中前行什么时候能找到暗物质存在的确切证据？对暗物质探索一线的科学家来说，寻找一种充满未知的物质，不管是地面还是太空，都需要更多不同类型探测器，收集更多数据，排除更多理论假说，才可能找到认识暗物质的正确方向。《自然》网站此前刊登的一篇报道说，一些运作高灵敏度暗物质探测仪器的团队至今无法获得实质成果，这给理论物理学家的一些主流观点带来挑战。该报道称，欧洲ＸＥＮＯＮ１Ｔ项目在１０月底发布的新数据中仍没有太多实质收获，延续了过去３０年里科学家探寻暗物质粒子过程中遇到的困境。一些空间仪器以及欧洲核子研究中心的相关项目同样没有发现暗物质粒子的踪迹。在“悟空”之前，美国航天局的费米太空望远镜已运行多年，它包括了广域望远镜和伽马射线暴监视系统，能够对伽马射线进行测量，这有助探寻暗物质粒子。此外，由诺贝尔奖得主丁肇中领导的阿尔法磁谱仪项目也一直走在探索暗物质前沿，阿尔法磁谱仪进入太空轨道多年来收集了大量宇宙射线事件，为理解宇宙射线产生、延伸以及探索暗物质提供了重要的基础信息。“悟空”的出现无疑为这一领域的探测增添了利器。范一中说，中国自主进行的暗物质探测实验实际上刚刚起步几年时间，但无论间接探测还是直接探测，中国团队都取得了国际上引人瞩目的进展，“目前社会各界也对暗物质探测予以了前所未有的期待和关注。我们珍惜这一切，也期待社会各界给科学家们更多的时间”。“悟空”发现疑似暗物质踪迹中国探问宇宙之谜迈出重要一步中国卫星宇宙射线探测成果助力暗物质探索找到了吗？有什么用？万一找错了呢？——三问暗物质卫星首批科学成果“悟空”为什么“能”？——首批科学成果的三宗“最”“悟空”卫星发现反常电子信号可能与暗物质相关暗物质，我们如何才能找到你暗物质研究取得重要进展！“悟空”卫星获得世界上最精确高能电子宇宙线能谱[详情]

　　“悟空”卫星在轨运行的前530天共采集了约28亿高能宇宙射线，其中包含约150万25GeV以上的电子宇宙射线。基于这些数据科研人员成功获取了目前国际上最精确的电子宇宙射线探测结果。在中国科学院27日召开的新闻发布会上，我国暗物质粒子探测卫星“悟空号”首席科学家常进对外宣布了这一重大消息。对于公众普遍关心的暗物质探测话题，这一发现意味着什么？根据人们已知的物理规律，来自宇宙空间的粒子能谱（能谱指的是粒子数目随能量的变化情况）有其特定的分布，一般是随着能量升高其数目逐渐下降。如果能谱出现异常，便意味着可能有新的物理原因。根据目前理论物理学家的推测，如果暗物质粒子相互碰撞并湮灭，将产生高能电子。那么到空间去精确地探测高能电子能谱，就可以发现暗物质存在的蛛丝马迹。“悟空”的核心使命就是在宇宙线和伽马射线辐射中寻找暗物质粒子存在的证据，并进行天体物理研究。据常进介绍，与目前国际上其他暗物质空间探测设备如AMS-02、 Fermi-LAT相比，“悟空”卫星的电子宇宙射线的能量测量范围有显著提高，拓展了我们观察宇宙的窗口。记者了解到，“悟空”卫星采用了中国科学院紫金山天文台研究人员自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法，实现了对高能（5 GeV-10TeV）电子、伽马射线的“经济适用型”观测。“1GeV=10亿电子伏特，1TeV=1万亿电子伏特。人类眼睛最敏感的可见光的能量约为2电子伏特。‘悟空’卫星在‘高能电子、伽马射线的能量测量准确度’以及‘区分不同种类粒子的本领’这两项关键技术指标方面世界领先，尤其适合寻找暗物质粒子湮灭过程产生的一些非常尖锐的能谱信号。”常进告诉记者。不仅探测的能量范围有了显著提高，“悟空”卫星测量到的TeV电子的“纯净”程度最高，也就是其中混入的质子数量最少，能谱的准确性高。在这样的“高段位、高配置”之下，经过530天的观测积累，“悟空”首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在~1 TeV处的拐折，该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力，其精确的下降行为对于判定部分（能量低于1 TeV）电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。此外，“悟空”卫星的数据初步显示在~1.4 TeV处存在能谱精细结构。这是否意味着已经发现了暗物质？对此，常进指出：目前的这个探测结果还不能确认我们已经发现暗物质。目前“悟空”卫星运行状态良好，正持续收集数据，一旦在~1.4 TeV处存在的能谱精细结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。据悉，这一重大成果已于2017年11月30日(北京时间)在Nature杂志在线发表。常进告诉记者，再经过一年多时间的持续观测和数据积累，有望于明年年底发布“悟空”的第二批科研成果。关于“悟空”“悟空”卫星是中国科学院空间科学战略先导专项的首发星，它最早由紫金山天文台的常进研究员于2005年提出，在原中国科学院基础局、科技部的支持下研制了原理样机。2011年12月21日该项目被正式列入中国科学院战略先导专项-空间科学专项，常进研究员担任卫星的首席科学家。该卫星的探测器由紫金山天文台、中国科学技术大学、近代物理研究所、高能物理研究所与国家空间科学中心联合研制。瑞士的日内瓦大学、意大利国家核物理研究院也参与了硅子探测器的研发。卫星平台由中科院微小卫星研究院研发，地面科学应用系统由紫金山天文台负责建设。“悟空”卫星于2015年12月17日发射成功，是中国的首颗天文卫星。该卫星的数据分析工作获得国家重点研发计划、科技部973青年科学家专题项目、国家自然科学基金委员会-中国科学院空间科学卫星联合基金、国家自然科学基金委杰出青年基金、国家自然科学基金委优秀青年基金、中国科学院“百人计划”等项目的大力支持，由紫金山天文台组织协调。暗物质，我们如何才能找到你？当我们仰望星空时，除了太阳、月亮、星星外，感觉宇宙空荡荡的。然而这只是一种错觉：现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、宇宙膨胀行为的研究表明：宇宙的密度由约4.9%的普通物质，26.8%暗物质和68.3%的暗能量组成。这是什么概念？也就是说，我们能看到的普通物质在整个宇宙中只占不到5%。剩下95.1%的宇宙组分，我们都看不到。由于看不到，科学家们姑且称之为暗物质和暗能量。这里所说的“看不见”，不单单是说用我们的肉眼在可见光波段看不见，而是说不论探测什么波段的电磁波，比如无线电、红外线、紫外线、X射线等，都看不到它。也就是说，暗物质几乎不发出任何波段的电磁辐射。曾经有这样一段话来形容暗物质：科学家们深信，有一种神秘的物质，它们就像幽灵一样弥漫在我们每个人周围，它可以轻易穿过每个人的身体而又不被人察觉。如此神秘而又重要的存在，让暗物质成为现代天文学和物理学的一大谜团。发现暗物质，成为重大科学前沿。暗物质带来的问题也因此被认为是“笼罩在当前物理学天空中的乌云”。那如何才能找到暗物质？由于暗物质既不发光，也不参与电磁作用，人们目前只能通过引力产生的效应感受到它的存在，但一直还没有确凿的证据说“这就是暗物质”。目前，世界上有很多科学团队在试图找到它。主要有三种方法：第一种是利用粒子对撞设备，看能否在实验中产生暗物质，这方面的代表是欧洲的大型强子对撞机。第二种是在很深的地下挖个大坑，在坑底放上精密仪器来探测暗物质。到地下去的目的是为了屏蔽空气中宇宙射线的影响。位于中国四川南部地底深处的锦屏地下实验室就是全球最深的暗物质探测实验室，已于2010年投入使用。第三种是在太空进行间接探测，比如多国合作的阿尔法磁谱仪项目，“阿尔法磁谱仪2”自2011年被送至国际空间站后已分析了410亿个初级宇宙射线事件，结果显示暗物质可能存在。中国2015年12月17日发射的暗物质探测卫星“悟空”，也是在太空展开的探测行为。为什么可以通过太空间接探测暗物质呢？原理是这样的：根据人们已知的物理规律，来自宇宙空间的粒子能谱（能谱指的是粒子数目随能量的变化情况）有其特定的分布，一般是随着能量升高其数目逐渐下降。如果能谱出现异常，便意味着可能有新的物理原因。根据目前理论物理学家的推测，如果暗物质粒子相互碰撞并湮灭，将可能产生高能电子。那么到空间去精确地探测高能电子能谱，就有可能发现暗物质存在的蛛丝马迹。“悟空”的核心使命就是在宇宙电子和伽马射线辐射中寻找暗物质粒子存在的证据，并进行天体物理研究。来源：新华网记者：王莹[详情]

　　新华网11-30新华社北京１１月３０日电 题：找到了吗？有什么用？万一找错了呢？——三问暗物质卫星首批科学成果新华社记者蒋芳、蔡玉高、王珏玢北京时间３０日，暗物质探测卫星“悟空”首批成果由《自然》杂志在线公布。精细结构、“奇异”电子信号、关键拐折……成果中大量出现的专业用语令公众困惑：科学家究竟找到了暗物质吗？如果找到的是暗物质粒子，对人类而言有什么用？万一找到的不是暗物质，意义何在？找到暗物质了吗？“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进表示，首批成果中最令人兴奋的是发现了１００多个“奇异”电子，随着电子数量的进一步积累，才能进一步提高该发现的置信度，为人类打开新的观测宇宙窗口。中科院院士吴岳良分析，从目前数据分析看，这些“奇异”电子信号可能有两个来源，要么来自暗物质湮灭，要么来自超新星遗迹或是脉冲星。“从目前来看，来自前者的可能性似乎更有说服力。”一旦国际科学界进一步认可其来自暗物质起源，人类就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量、湮灭率，以及太阳系附近的暗物质团块分布等信息，这些都是以前无法得到的。“Ｍａｙｂｅ，ｍａｙｂｅ，ＹＥＳ，”《自然》中国区科学总监印格致（Ｅｄ Ｇｅｒｓｔｎｅｒ）则从另一角度阐述科学发现与公众认识之间的“距离”：“每一次发现新的信号，科学界都会为之震动，公众则会反复追问：找到暗物质了吗？科学家却只能回答：可能吧。在前沿科学研究领域，这样的对话可能会延续很多很多年，直到多个方向的研究成果反复互证，科学家们才会最终宣布：是的！我们找到了！”在１１月２７日举行的首批科学成果发布会上，媒体一直在追问常进何时能找到暗物质。对此，常进表示：“我目前的工作是做好卫星数据的搜集与分析工作。确认找到暗物质，一定是个漫长的过程，需全球科学家协力探索。”找到暗物质有什么用？暗物质被称为“世纪之谜”。２０世纪初，荷兰天文学家奥尔特等多位科学家相继提出，宇宙中存在发光很弱或者不发光的暗物质。暗物质是什么？以何种形式存在？和人类又会产生怎样的联系……谜底的揭开，或许会与牛顿力学、爱因斯坦相对论一样，开启人类新的物理时代。“作为宇宙构成部分中超过２５％的存在，怎么可能没有用？”吴岳良院士说，否则何来星系和宇宙结构，何来银河系、太阳系甚至我们人类？中科院院长白春礼说，基础科学从发现到应用往往动辄以百年为计量单位，而这种影响必然是颠覆性的。有了相对论和量子力学，才有了航天、半导体和互联网。作为当今世界最前沿的科学话题，相信暗物质发现的作用，不会亚于它们。“对科学的追求，是人类社会不断进步的主要动力。”常进说，暗物质的作用我们现在无从得知，但寻找暗物质的工作每天都在影响我和我的团队成员。也许再过１００年，我们的后代日常生活都离不开暗物质突破后产生的新的理论。不是暗物质也很重要？对于常进而言，他目前最关心的是，接下来“悟空”所捕捉到的这些“奇异”电子信号是否还会持续增加；一年后，能否达到科学发现所要求的精度。“无论是不是暗物质，都将是一个重要的新现象。”常进表示。长期以来，科学界普遍认为在１．４ＴｅＶ以上的高能段是一片“沙漠”，但“悟空”正在进行的工作有望证明，这里其实“风光旖旎”。“物理学界现有的理论模型远不能解释关于宇宙的所有疑问，期待‘悟空’能够破旧立新。”暗物质卫星科学应用系统副总师范一中说。白春礼则认为，如果研究最终确定发现了新粒子，是暗物质，这无疑非常重要。但如果不是暗物质，也意义重大。“耗资１００亿美元建造的欧洲核子对撞机撞出一个上帝粒子，验证了理论学家的预测，使其得到了诺贝尔奖。而我们如果用不到１亿美元就找到新粒子，意义更加非凡。”[详情]

　　新华网北京11月30日电 “悟空”卫星在轨运行的前530天共采集了约28亿高能宇宙射线，其中包含约150万25GeV以上的电子宇宙射线。基于这些数据科研人员成功获取了目前国际上最精确的电子宇宙射线探测结果。在中国科学院27日召开的新闻发布会上，我国暗物质粒子探测卫星“悟空号”首席科学家常进对外宣布了这一重大消息。对于公众普遍关心的暗物质探测话题，这一发现意味着什么？根据人们已知的物理规律，来自宇宙空间的粒子能谱（能谱指的是粒子数目随能量的变化情况）有其特定的分布，一般是随着能量升高其数目逐渐下降。如果能谱出现异常，便意味着可能有新的物理原因。根据目前理论物理学家的推测，如果暗物质粒子相互碰撞并湮灭，将产生高能电子。那么到空间去精确地探测高能电子能谱，就可以发现暗物质存在的蛛丝马迹。“悟空”的核心使命就是在宇宙线和伽马射线辐射中寻找暗物质粒子存在的证据，并进行天体物理研究。据常进介绍，与目前国际上其他暗物质空间探测设备如AMS-02、 Fermi-LAT相比，“悟空”卫星的电子宇宙射线的能量测量范围有显著提高，拓展了我们观察宇宙的窗口。记者了解到，“悟空”卫星采用了中国科学院紫金山天文台研究人员自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法，实现了对高能（5 GeV-10TeV）电子、伽马射线的“经济适用型”观测。“1GeV=10亿电子伏特，1TeV=1万亿电子伏特。人类眼睛最敏感的可见光的能量约为2电子伏特。‘悟空’卫星在‘高能电子、伽马射线的能量测量准确度’以及‘区分不同种类粒子的本领’这两项关键技术指标方面世界领先，尤其适合寻找暗物质粒子湮灭过程产生的一些非常尖锐的能谱信号。”常进告诉记者。不仅探测的能量范围有了显著提高，“悟空”卫星测量到的TeV电子的“纯净”程度最高，也就是其中混入的质子数量最少，能谱的准确性高。在这样的“高段位、高配置”之下，经过530天的观测积累，“悟空”首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在~1 TeV处的拐折，该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力，其精确的下降行为对于判定部分（能量低于1 TeV）电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。此外，“悟空”卫星的数据初步显示在~1.4 TeV处存在能谱精细结构。这是否意味着已经发现了暗物质？对此，常进指出：目前的这个探测结果还不能确认我们已经发现暗物质。目前“悟空”卫星运行状态良好，正持续收集数据，一旦在~1.4 TeV处存在的能谱精细结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。据悉，这一重大成果已于2017年11月30日(北京时间)在Nature杂志在线发表。常进告诉记者，再经过一年多时间的持续观测和数据积累，有望于明年年底发布“悟空”的第二批科研成果。[详情]

　　当我们仰望星空时，除了太阳、月亮、星星外，感觉宇宙空荡荡的。然而这只是一种错觉：现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、宇宙膨胀行为的研究表明：宇宙的密度由约4.9%的普通物质，26.8%暗物质和68.3%的暗能量组成。这是什么概念？也就是说，我们能看到的普通物质在整个宇宙中只占不到5%。剩下95.1%的宇宙组分，我们都看不到。由于看不到，科学家们姑且称之为暗物质和暗能量。这里所说的“看不见”，不单单是说用我们的肉眼在可见光波段看不见，而是说不论探测什么波段的电磁波，比如无线电、红外线、紫外线、X射线等，都看不到它。也就是说，暗物质几乎不发出任何波段的电磁辐射。曾经有这样一段话来形容暗物质：科学家们深信，有一种神秘的物质，它们就像幽灵一样弥漫在我们每个人周围，它可以轻易穿过每个人的身体而又不被人察觉。如此神秘而又重要的存在，让暗物质成为现代天文学和物理学的一大谜团。发现暗物质，成为重大科学前沿。暗物质带来的问题也因此被认为是“笼罩在当前物理学天空中的乌云”。那如何才能找到暗物质？由于暗物质既不发光，也不参与电磁作用，人们目前只能通过引力产生的效应感受到它的存在，但一直还没有确凿的证据说“这就是暗物质”。目前，世界上有很多科学团队在试图找到它。主要有三种方法：第一种是利用粒子对撞设备，看能否在实验中产生暗物质，这方面的代表是欧洲的大型强子对撞机。第二种是在很深的地下挖个大坑，在坑底放上精密仪器来探测暗物质。到地下去的目的是为了屏蔽空气中宇宙射线的影响。位于中国四川南部地底深处的锦屏地下实验室就是全球最深的暗物质探测实验室，已于2010年投入使用。第三种是在太空进行间接探测，比如多国合作的阿尔法磁谱仪项目，“阿尔法磁谱仪2”自2011年被送至国际空间站后已分析了410亿个初级宇宙射线事件，结果显示暗物质可能存在。中国2015年12月17日发射的暗物质探测卫星“悟空”，也是在太空展开的探测行为。为什么可以通过太空间接探测暗物质呢？原理是这样的：根据人们已知的物理规律，来自宇宙空间的粒子能谱（能谱指的是粒子数目随能量的变化情况）有其特定的分布，一般是随着能量升高其数目逐渐下降。如果能谱出现异常，便意味着可能有新的物理原因。根据目前理论物理学家的推测，如果暗物质粒子相互碰撞并湮灭，将可能产生高能电子。那么到空间去精确地探测高能电子能谱，就有可能发现暗物质存在的蛛丝马迹。“悟空”的核心使命就是在宇宙电子和伽马射线辐射中寻找暗物质粒子存在的证据，并进行天体物理研究。在中国科学院11月27日召开的新闻发布会上，我国暗物质粒子探测卫星“悟空号”首席科学家常进对外宣布：“悟空”卫星在轨运行的前530天共采集了约28亿高能宇宙射线，其中包含约150万25GeV以上的电子宇宙射线。基于这些数据科研人员成功获取了目前国际上最精确的电子宇宙射线探测结果。该成果于2017年11月30日(北京时间)在Nature杂志在线发表。与之前结果相比：(1) “悟空”卫星的电子宇宙射线的能量测量范围比起国外的空间探测设备（AMS-02, Fermi-LAT）有显著提高，拓展了我们观察宇宙的窗口。(2) “悟空”卫星测量到的TeV电子的“纯净”程度最高（也就是其中混入的质子数量最少），能谱的准确性高。(3) “悟空”卫星首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在~1 TeV处的拐折，该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力，其精确的下降行为对于判定部分（能量低于1 TeV）电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。此外，“悟空”卫星的数据初步显示在~1.4 TeV处存在能谱精细结构。目前“悟空”卫星运行状态良好，正持续收集数据，一旦该精细结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。关于“悟空”“悟空”卫星是中国科学院空间科学战略先导专项的首发星，它最早由紫金山天文台的常进研究员于2005年提出，在原中国科学院基础局、科技部的支持下研制了原理样机。2011年12月21日该项目被正式列入中国科学院战略先导专项-空间科学专项，常进研究员担任卫星的首席科学家。该卫星的探测器由紫金山天文台、中国科学技术大学、近代物理研究所、高能物理研究所与国家空间科学中心联合研制。瑞士的日内瓦大学、意大利国家核物理研究院也参与了硅子探测器的研发。卫星平台由中科院微小卫星研究院研发，地面科学应用系统由紫金山天文台负责建设。“悟空”卫星于2015年12月17日发射成功，是中国的首颗天文卫星。该卫星的数据分析工作获得国家重点研发计划、科技部973青年科学家专题项目、国家自然科学基金委员会-中国科学院空间科学卫星联合基金、国家自然科学基金委杰出青年基金、国家自然科学基金委优秀青年基金、中国科学院“百人计划”等项目的大力支持，由紫金山天文台组织协调。[详情]

　　新华社北京１１月３０日电 北京时间３０日，暗物质探测卫星“悟空”首批成果由《自然》杂志在线公布。精细结构、“奇异”电子信号、关键拐折……成果中大量出现的专业用语令公众困惑：科学家究竟找到了暗物质吗？如果找到的是暗物质粒子，对人类而言有什么用？万一找到的不是暗物质，意义何在？找到暗物质了吗？“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进表示，首批成果中最令人兴奋的是发现了１００多个“奇异”电子，随着电子数量的进一步积累，才能进一步提高该发现的置信度，为人类打开新的观测宇宙窗口。中科院院士吴岳良分析，从目前数据分析看，这些“奇异”电子信号可能有两个来源，要么来自暗物质湮灭，要么来自超新星遗迹或是脉冲星。“从目前来看，来自前者的可能性似乎更有说服力。”一旦国际科学界进一步认可其来自暗物质起源，人类就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量、湮灭率，以及太阳系附近的暗物质团块分布等信息，这些都是以前无法得到的。“Ｍａｙｂｅ，ｍａｙｂｅ，ＹＥＳ，”《自然》中国区科学总监印格致（ＥｄＧｅｒｓｔｎｅｒ）则从另一角度阐述科学发现与公众认识之间的“距离”：“每一次发现新的信号，科学界都会为之震动，公众则会反复追问：找到暗物质了吗？科学家却只能回答：可能吧。在前沿科学研究领域，这样的对话可能会延续很多很多年，直到多个方向的研究成果反复互证，科学家们才会最终宣布：是的！我们找到了！”在１１月２７日举行的首批科学成果发布会上，媒体一直在追问常进何时能找到暗物质。对此，常进表示：“我目前的工作是做好卫星数据的搜集与分析工作。确认找到暗物质，一定是个漫长的过程，需全球科学家协力探索。”找到暗物质有什么用？暗物质被称为“世纪之谜”。２０世纪初，荷兰天文学家奥尔特等多位科学家相继提出，宇宙中存在发光很弱或者不发光的暗物质。暗物质是什么？以何种形式存在？和人类又会产生怎样的联系……谜底的揭开，或许会与牛顿力学、爱因斯坦相对论一样，开启人类新的物理时代。“作为宇宙构成部分中超过２５％的存在，怎么可能没有用？”吴岳良院士说，否则何来星系和宇宙结构，何来银河系、太阳系甚至我们人类？中科院院长白春礼说，基础科学从发现到应用往往动辄以百年为计量单位，而这种影响必然是颠覆性的。有了相对论和量子力学，才有了航天、半导体和互联网。作为当今世界最前沿的科学话题，相信暗物质发现的作用，不会亚于它们。“对科学的追求，是人类社会不断进步的主要动力。”常进说，暗物质的作用我们现在无从得知，但寻找暗物质的工作每天都在影响我和我的团队成员。也许再过１００年，我们的后代日常生活都离不开暗物质突破后产生的新的理论。不是暗物质也很重要？对于常进而言，他目前最关心的是，接下来“悟空”所捕捉到的这些“奇异”电子信号是否还会持续增加；一年后，能否达到科学发现所要求的精度。“无论是不是暗物质，都将是一个重要的新现象。”常进表示。长期以来，科学界普遍认为在１．４ＴｅＶ以上的高能段是一片“沙漠”，但“悟空”正在进行的工作有望证明，这里其实“风光旖旎”。“物理学界现有的理论模型远不能解释关于宇宙的所有疑问，期待‘悟空’能够破旧立新。”暗物质卫星科学应用系统副总师范一中说。白春礼则认为，如果研究最终确定发现了新粒子，是暗物质，这无疑非常重要。但如果不是暗物质，也意义重大。“耗资１００亿美元建造的欧洲核子对撞机撞出一个上帝粒子，验证了理论学家的预测，使其得到了诺贝尔奖。而我们如果用不到１亿美元就找到新粒子，意义更加非凡。”[详情]

　　新华社北京１１月３０日电 据中国科学院公布，暗物质粒子探测卫星“悟空”有充分数据证实，在太空中测量到了电子宇宙射线的一处异常波动。这一波动此前从未被观测到，意味着中国科学家取得一项开创性发现，且有可能与暗物质相关。该成果于北京时间３０日由国际权威学术期刊《自然》在线发表。“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进介绍，电子宇宙射线的正常能谱变化应该是一条平滑曲线，但根据“悟空”观测数据，在１．４万亿电子伏特（ＴｅＶ）的超高能谱段突然出现剧烈波动，呈现一个“尖峰”。这表明，此处必然有一个全新的物理现象。这一现象是否就是科学家苦苦追寻的暗物质踪迹？常进表示，根据现有的探测数据量和理论模型，目前还无法做出断定。但这一疑似暗物质的踪迹，是近年来科学家离暗物质最近的一次重大发现，也将打开人类观测宇宙的一扇新窗口。“‘悟空’的最新发现，是引领性原创成果重大突破。”中科院院长白春礼说，如果后续研究证实这一发现与暗物质相关，将是一项具有划时代意义的科学成果，即便与暗物质无关，也可能带来对现有科学理论的突破。当前主流科学界认为，人类已经发现的物质只占宇宙总物质量不足５％，剩余部分由暗物质和暗能量等构成。由于暗物质无法被直接观测，与物质相互作用也很弱，人类至今对它知之甚少。揭开暗物质之谜，被认为是继哥白尼的日心说、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论、量子力学之后，人类认识自然规律的又一次重大飞跃。“悟空”卫星集合了中科院下属多个单位的科研力量，自项目酝酿到２０１５年底成功发射，共历时十余年。与美国费米卫星、日本量能器型电子望远镜以及著名物理学家丁肇中主持的阿尔法磁谱仪等国际同类设备相比，“悟空”投入相对小，在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”和“区分不同种类粒子的本领”这两项关键技术指标方面世界领先。[详情]

　　新华社伦敦１１月２９日电新闻分析：中国“悟空”捕捉暗物质“蛛丝马迹”新华社记者张家伟暗物质，这个看不见也摸不着的宇宙中“缺失质量”至今无法被直接证实，对于这片“物理学天空中的乌云”，国际科学界一直执着探寻。英国《自然》杂志２９日在线发表报告说，基于中国暗物质粒子探测卫星“悟空”收集的数据，中国科研团队获取了目前国际上在万亿电子伏特能段精度最高的电子宇宙射线探测结果，有助于进一步捕捉暗物质存在的“蛛丝马迹”。“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进在中国科学院发布暗物质粒子探测卫星首批科学成果（11月27日摄）。新华社记者 金立旺 摄探寻幽灵般存在暗物质不发光，也不参与电磁相互作用，无法用任何光学或电磁观测设备直接观察，科学家只能通过引力产生的效应来推测它的存在。目前主流观点认为，宇宙中已知的普通物质不到５％，即标准粒子物理模型能解释的物质；９５％以上是至今仍笼罩神秘面纱的暗物质和暗能量。了解暗物质，才有机会深入认识浩瀚宇宙。近年来，全球多个项目通过不同类型设备持续暗物质探索。这其中包括：欧洲核子研究中心大型强子对撞机开展的对撞实验，目的是通过粒子对撞产生暗物质；中国四川锦屏地下的ＰａｎｄａＸ（熊猫计划）、已完成使命的美国ＬＵＸ项目等属于测量暗物质散射至液体或固体的实验。除了在地球上的对撞或散射实验，一些国家也在太空中基于暗物质湮灭产生反物质的原理开展相关探测，典型代表就是中国的“悟空”。“悟空”２０１５年１２月发射升空，是中国首颗暗物质粒子探测卫星。与国际上类似的空间探测器相比，“悟空”在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”以及“区分不同种类粒子的能力”这两项关键技术指标上处于领先地位，特别适合寻找暗物质粒子湮灭过程产生的一些非常尖锐的能谱信号。能谱指的是电子数目随能量的变化情况。搭载暗物质粒子探测卫星的长征二号丁运载火箭升空（2015年12月17日摄）。新华社记者 金立旺 摄探测潜力可观《自然》物理科学主编卡尔·日耶梅利斯告诉新华社记者：“高能电子宇宙射线能谱可为科学家探寻这些高能粒子源头提供线索，而这一源头可能包含的进程或许会涉及至今仍难以捉摸的暗物质，发表在《自然》上的最新探测结果也证实了暗物质粒子探测卫星在测量这类能谱上的可观潜力。”当前，国际上对在太空中搜寻暗物质有较高期待。日耶梅利斯认为，在暗物质的探索中，像“悟空”这样的空间探测器被寄予厚望，但也不要忘记暗物质并不是天体物理学家需要解答的唯一问题，“‘悟空’获取的高能宇宙射线能谱信息将推动新理论发展，不管它是否能找到暗物质”。“悟空”卫星地面科学应用系统副总设计师、紫金山天文台研究员范一中接受新华社记者采访时说，地面实验主要进行的是暗物质直接探测，也就是探测暗物质粒子与普通物质之间的碰撞过程，空间仪器的间接探测和地面直接探测所基于的物理假设区别很大，所以更多是互补关系。对于空间仪器探测能否带来更大优势，范一中说：“地面实验的一个优势是周期较短，探测器可以建得越来越大，而空间探测周期更长，所以不好直接判断哪个方面的实验最先取得突破。”探索中前行什么时候能找到暗物质存在的确切证据？对暗物质探索一线的科学家来说，寻找一种充满未知的物质，不管是地面还是太空，都需要更多不同类型探测器，收集更多数据，排除更多理论假说，才可能找到认识暗物质的正确方向。《自然》网站此前刊登的一篇报道说，一些运作高灵敏度暗物质探测仪器的团队至今无法获得实质成果，这给理论物理学家的一些主流观点带来挑战。该报道称，欧洲ＸＥＮＯＮ１Ｔ项目在１０月底发布的新数据中仍没有太多实质收获，延续了过去３０年里科学家探寻暗物质粒子过程中遇到的困境。一些空间仪器以及欧洲核子研究中心的相关项目同样没有发现暗物质粒子的踪迹。在“悟空”之前，美国航天局的费米太空望远镜已运行多年，它包括了广域望远镜和伽马射线暴监视系统，能够对伽马射线进行测量，这有助探寻暗物质粒子。此外，由诺贝尔奖得主丁肇中领导的阿尔法磁谱仪项目也一直走在探索暗物质前沿，阿尔法磁谱仪进入太空轨道多年来收集了大量宇宙射线事件，为理解宇宙射线产生、延伸以及探索暗物质提供了重要的基础信息。“悟空”的出现无疑为这一领域的探测增添了利器。范一中说，中国自主进行的暗物质探测实验实际上刚刚起步几年时间，但无论间接探测还是直接探测，中国团队都取得了国际上引人瞩目的进展，“目前社会各界也对暗物质探测予以了前所未有的期待和关注。我们珍惜这一切，也期待社会各界给科学家们更多的时间”。“悟空”发现疑似暗物质踪迹中国探问宇宙之谜迈出重要一步中国卫星宇宙射线探测成果助力暗物质探索找到了吗？有什么用？万一找错了呢？——三问暗物质卫星首批科学成果“悟空”为什么“能”？——首批科学成果的三宗“最”“悟空”卫星发现反常电子信号可能与暗物质相关暗物质，我们如何才能找到你暗物质研究取得重要进展！“悟空”卫星获得世界上最精确高能电子宇宙线能谱[详情]

　　//#卫星悟空重大发现#中国“悟空”卫星重磅新成果！获得了目前世界上最精确的高能电子宇宙线能谱，而其中的数据表明，宇宙空间中存在着“质量为1.4万亿电子伏左右的新物理粒子”。科学家推测，它可能就是人们长期以来寻找的暗物质！这是继2015年12月17日 “悟空[详情]

　　新华社伦敦１１月２９日电 新闻分析：中国“悟空”捕捉暗物质“蛛丝马迹”新华社记者张家伟暗物质，这个看不见也摸不着的宇宙中“缺失质量”至今无法被直接证实，对于这片“物理学天空中的乌云”，国际科学界一直执着探寻。英国《自然》杂志２９日在线发表报告说，基于中国暗物质粒子探测卫星“悟空”收集的数据，中国科研团队获取了目前国际上在万亿电子伏特能段精度最高的电子宇宙射线探测结果，有助于进一步捕捉暗物质存在的“蛛丝马迹”。“悟空”首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进在中国科学院发布暗物质粒子探测卫星首批科学成果（11月27日摄）。新华社记者 金立旺 摄探寻幽灵般存在暗物质不发光，也不参与电磁相互作用，无法用任何光学或电磁观测设备直接观察，科学家只能通过引力产生的效应来推测它的存在。目前主流观点认为，宇宙中已知的普通物质不到５％，即标准粒子物理模型能解释的物质；９５％以上是至今仍笼罩神秘面纱的暗物质和暗能量。了解暗物质，才有机会深入认识浩瀚宇宙。近年来，全球多个项目通过不同类型设备持续暗物质探索。这其中包括：欧洲核子研究中心大型强子对撞机开展的对撞实验，目的是通过粒子对撞产生暗物质；中国四川锦屏地下的ＰａｎｄａＸ（熊猫计划）、已完成使命的美国ＬＵＸ项目等属于测量暗物质散射至液体或固体的实验。除了在地球上的对撞或散射实验，一些国家也在太空中基于暗物质湮灭产生反物质的原理开展相关探测，典型代表就是中国的“悟空”。“悟空”２０１５年１２月发射升空，是中国首颗暗物质粒子探测卫星。与国际上类似的空间探测器相比，“悟空”在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”以及“区分不同种类粒子的能力”这两项关键技术指标上处于领先地位，特别适合寻找暗物质粒子湮灭过程产生的一些非常尖锐的能谱信号。能谱指的是电子数目随能量的变化情况。搭载暗物质粒子探测卫星的长征二号丁运载火箭升空（2015年12月17日摄）。新华社记者 金立旺 摄探测潜力可观《自然》物理科学主编卡尔·日耶梅利斯告诉新华社记者：“高能电子宇宙射线能谱可为科学家探寻这些高能粒子源头提供线索，而这一源头可能包含的进程或许会涉及至今仍难以捉摸的暗物质，发表在《自然》上的最新探测结果也证实了暗物质粒子探测卫星在测量这类能谱上的可观潜力。”当前，国际上对在太空中搜寻暗物质有较高期待。日耶梅利斯认为，在暗物质的探索中，像“悟空”这样的空间探测器被寄予厚望，但也不要忘记暗物质并不是天体物理学家需要解答的唯一问题，“‘悟空’获取的高能宇宙射线能谱信息将推动新理论发展，不管它是否能找到暗物质”。“悟空”卫星地面科学应用系统副总设计师、紫金山天文台研究员范一中接受新华社记者采访时说，地面实验主要进行的是暗物质直接探测，也就是探测暗物质粒子与普通物质之间的碰撞过程，空间仪器的间接探测和地面直接探测所基于的物理假设区别很大，所以更多是互补关系。对于空间仪器探测能否带来更大优势，范一中说：“地面实验的一个优势是周期较短，探测器可以建得越来越大，而空间探测周期更长，所以不好直接判断哪个方面的实验最先取得突破。”探索中前行什么时候能找到暗物质存在的确切证据？对暗物质探索一线的科学家来说，寻找一种充满未知的物质，不管是地面还是太空，都需要更多不同类型探测器，收集更多数据，排除更多理论假说，才可能找到认识暗物质的正确方向。《自然》网站此前刊登的一篇报道说，一些运作高灵敏度暗物质探测仪器的团队至今无法获得实质成果，这给理论物理学家的一些主流观点带来挑战。该报道称，欧洲ＸＥＮＯＮ１Ｔ项目在１０月底发布的新数据中仍没有太多实质收获，延续了过去３０年里科学家探寻暗物质粒子过程中遇到的困境。一些空间仪器以及欧洲核子研究中心的相关项目同样没有发现暗物质粒子的踪迹。在“悟空”之前，美国航天局的费米太空望远镜已运行多年，它包括了广域望远镜和伽马射线暴监视系统，能够对伽马射线进行测量，这有助探寻暗物质粒子。此外，由诺贝尔奖得主丁肇中领导的阿尔法磁谱仪项目也一直走在探索暗物质前沿，阿尔法磁谱仪进入太空轨道多年来收集了大量宇宙射线事件，为理解宇宙射线产生、延伸以及探索暗物质提供了重要的基础信息。“悟空”的出现无疑为这一领域的探测增添了利器。范一中说，中国自主进行的暗物质探测实验实际上刚刚起步几年时间，但无论间接探测还是直接探测，中国团队都取得了国际上引人瞩目的进展，“目前社会各界也对暗物质探测予以了前所未有的期待和关注。我们珍惜这一切，也期待社会各界给科学家们更多的时间”。“悟空”发现疑似暗物质踪迹中国探问宇宙之谜迈出重要一步中国卫星宇宙射线探测成果助力暗物质探索找到了吗？有什么用？万一找错了呢？——三问暗物质卫星首批科学成果“悟空”为什么“能”？——首批科学成果的三宗“最”“悟空”卫星发现反常电子信号可能与暗物质相关暗物质，我们如何才能找到你暗物质研究取得重要进展！“悟空”卫星获得世界上最精确高能电子宇宙线能谱[详情]

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