点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:仰望星空的奋斗者探寻来自暗物质的蛛丝马迹
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

仰望星空的奋斗者探寻来自暗物质的蛛丝马迹

来源:人民日报2021-05-07 09:41

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  在我们身边,每时每刻都有无数暗物质粒子穿越人体和其他物质,看不见摸不着。宇宙中约分布着27%的暗物质和68%的暗能量,人类所感知的浩瀚星海,只占剩下5%。隐藏宇宙是什么模样?

  一群仰望星空的年轻人,探寻来自暗物质的蛛丝马迹

  距离地球500公里的轨道上,我国第一颗天文卫星“悟空”号以日行65万公里的速度,“捕捉”着四面八方的宇宙射线。在中科院紫金山天文台,有一群仰望星空的年轻人,日夜兼程“破译”蕴藏在宇宙射线中的密码,探寻来自暗物质的蛛丝马迹。

  “科学家主要有三种方法探测暗物质:利用加速器,将暗物质粒子‘创造’出来;在地下布好‘靶子’,等暗物质粒子撞击留下可见粒子的影子;到茫茫太空中,‘捕捉’暗物质粒子湮灭或衰变后的痕迹。”“90后”特别研究助理岳川介绍,“悟空”采用的是第三种方法。

  2015年12月16日晚上8点,酒泉卫星发射中心,距卫星发射还有12小时,火箭燃料已加注完毕。当年33岁的副研究员胡一鸣登上发射塔架,开始最后几小时的星箭维护。“心里特别紧张,又特别激动!”他这样形容当时的心情。

  本打算到现场观看发射的载荷工程师陈灯意,临时接到指令,进行发射前的载荷监控。在卫星内部,4个载荷从上到下组装在1立方米的空间中,如同一个4层的银色蛋糕。眼前的监测屏幕上,数据平稳闪动着。

  “载荷正常!”“卫星正常!”“3、2、1,发射!”

  13分钟过去,卫星张开“翅膀”,开始接收太阳辐射——发射成功了!看不到发射现场的盛况,听不到指挥大厅的掌声,但他知道许多人都在等待这一刻,眼泪禁不住地往下流。

  要想看得更清楚,必须到太空去探测

  宇宙高能粒子穿透性强,被探测器的载荷“打碎”成大量次级低能粒子,才能被“拦截”下来观测。载荷“蛋糕”第三层的BGO量能器,有308根60厘米长、2.5厘米宽和高的晶体,可将粒子转换成荧光光子进行测量——这是“悟空”的一项看家本领。

  “套筒要制得笔直,光电倍增器要装得精确,两根头发丝的误差就可能导致失败。”陈灯意透露团队的秘诀:首先要大胆创新,他们首次尝试用碳纤维材料减重,让载荷比高达1∶9;又得细心缜密,晶体脆弱易碎,只能一次集成,没有纠错的机会;还得考验毅力,小组从早上9点工作到凌晨两点,一干就是一个月。

  对胡一鸣来说,除了发射成功,另一个幸福时刻出现在2014年。欧洲核子中心宣布,第一次将中国卫星束流试验项目纳入认证名录。

  紫金山天文台研究员、暗物质卫星首席科学家常进院士,早在2008年就曾参与南极气球项目,研究空间探测高能宇宙射线粒子。但气球飞得再高也还在大气层里,高能粒子与大气碰撞就会产生大量“噪音”。要想看得更清楚,必须到太空去探测。

  2011年,暗物质粒子探测卫星正式立项。胡一鸣在常进的带领下,参与了4次束流试验。这是“悟空”上天前的大考。团队将等比例缩小的原理样机运往欧洲,在极其有限的时间窗口内,通过争分夺秒的数据测算,考察探测器的可靠性与灵敏度。

  “那个中秋节期间,我们72小时不眠不休坚守试验现场,完成了一系列高能粒子束流标定,显示探测器技术指标达到国际先进水平。”胡一鸣回忆,标定成功后,大家累得倒头睡了两天两夜。

  坚守初心、奋斗进取,年轻的他们使命在肩

  “悟空”上天后,每天传送回500万个粒子信息。其中,暗物质的“候选者”电子不到千分之一。而且,“悟空”有7万多路电子学信号通道,这个“沙里淘金”的过程,如同“7万多个盲人在摸象”。

  岳川介绍,如此庞杂的“翻译”过程,靠人海战术远远不够,需要开发软件来实现自动化、批量化完成——首先把二进制信号转换成可读信息,将每个“盲人”的感觉统一标准,然后将大家摸到的部分拼凑到一起,构建出粒子的模样,最后挑选出仅占千分之一的高能电子。

  为了提高准确率,分析软件已修改了约8900次。“团队成员来自天文、物理、工程等不同领域,‘翻译’成什么形式、如何表述、怎样存取,每次都要激烈讨论。”副研究员李翔说,一次次交流碰撞中,方案优化完善逐渐形成。

  日复一日的“解码”,让团队有了新发现——电子宇宙线在1.4万亿电子伏特的超高能谱段突然出现剧烈波动,呈现一个疑似尖峰。“如果该结构最终被证实,则表明此处有一个全新的物理现象。”李翔解释,虽然还无法断定这就是暗物质踪迹,但可能是离暗物质最近的重要迹象。

  借助“悟空”的火眼金睛,团队还绘制出伽马射线天图,搜寻可能深藏的暗物质踪影。“盯牢‘悟空’的同时,我们也在准备着下一代暗物质粒子探测卫星的研制。”胡一鸣说。

  今年,平均年龄不足35周岁的“悟空”号卫星载荷与科学团队荣获“中国青年五四奖章集体”。坚守初心、奋斗进取,年轻的他们使命在肩。

  暗物质和暗能量未来能给人类带来什么,是现在所无法想象的。拨开“27%”的面纱、探索隐藏宇宙的奥秘,这支青春的队伍步履不停、勇往直前。(姚雪青)

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 多聚焦第四届链博会主宾国和主宾省展台

  • 第十七届夏季达沃斯论坛“文化之夜”精彩绽放

独家策划

推荐阅读
卢宇彤介绍,“灵晟”依托国产高性能CPU、片上高带宽内存、高速互连网络、高吞吐存储、三维浮动正交、全液冷散热等多项核心技术创新打造。如今,面向科学、工程、产业各领域的大规模应用需求,“灵晟”提供多学科、全流程、多精度融合的科学智能应用生产级平台。
2026-06-25 09:36
日内瓦时间6月24日,中国工程院院士许健民从世界气象组织秘书长塞莱丝特·绍洛手中郑重接过第70届国际气象组织奖奖章。作为我国气象卫星事业的开拓者、见证者,许健民的身影,也是中国气象人实干创新、勇攀高峰的生动写照。
2026-06-25 09:33
在中国与泰国联合倡议下,世界贸易组织信息技术协定委员会23日举办专题研讨会,围绕信息技术协定支持人工智能就绪及包容性数字化转型展开探讨。
2026-06-25 09:32
如果它们真的是宇宙中的某种全新的事物,将改变我们对宇宙的认知,正如20世纪60年代类星体(星系中心进食的黑洞)的发现彻底革新了星系演化理论一样。”  无论直接坍缩理论是否正确,小红点都可能是超大质量黑洞的前身,后者构成了现代星系的核心。
2026-06-25 09:27
绿电直连之所以能够从概念走向实践,离不开技术进步与产业协同的共同托举。随着市场机制与技术体系不断成熟,绿电直连有望从单点示范走向规模化网络发展,成为产业绿色转型的“新动脉”。
2026-06-25 09:32
事实上,天气预报从来不是一成不变的“标准答案”,而是一门在复杂大气运动中不断逼近天气真相的科学。但我们必须正视:天气预报是一门预测科学,天气系统的复杂性,是全球气象领域共同面临的世界级难题。
2026-06-25 09:28
AI的介入,正在将控制“人造太阳”从一门依赖经验和试错的手艺,提升为一门可计算、可预测、可自主优化的科学。
2026-06-25 09:31
瑞士巴塞尔大学科学家研制出一款多功能纳米递药机器人,由推进模块和有效载荷模块构成,两种模块可重复使用,并能够自行组装。
2026-06-24 09:58
从“双链贯通”升级为“四链融合”,折射出中国推动科技创新与产业创新深度融合的有力步伐。
2026-06-24 09:48
该成果通过改善帕金森患者最难治疗的行走障碍,开启了个性化神经调控新篇章。
2026-06-24 09:47
国家卫生健康委23日印发《营养指导员服务技术指南(试行)》,针对营养指导员提出营养监测与调查、膳食营养状况评价、营养咨询与指导、营养配餐、营养科普教育等五方面工作的技术能力要求。
2026-06-24 09:46
国家粮食和物资储备局23日发布的最新数据显示,随着夏粮陆续收获上市,旺季收购正逐步展开。
2026-06-24 09:44
瑞典哥德堡大学和查尔姆斯理工大学研究团队在人工智能(AI)应用方面取得新成果,教会一款名为SmartTrap的AI系统使用光学镊子,从而让光镊实现了全自动运行。光镊是一种利用高度聚焦的激光束来操控微小物体的技术,其操作对象包括单个DNA分子、活细胞以及其他直径远小于发丝的微观粒子。
2026-06-23 09:40
“十五五”规划纲要提出,建立健全数据产权、流通利用、收益分配、安全治理等数据要素基础制度。
2026-06-23 09:38
上午9时,随着小浪底水利枢纽3个闸门徐徐升起,巨大水流喷涌而出,在空中形成层叠奔涌的排浪,轰鸣着冲向水面——2026年度黄河调水调沙正式启动。
2026-06-23 09:35
2026年,发布《高端科学仪器创新发展行动计划》,推进“AI+”赋能仪器创新,鼓励建设全自动“黑灯”实验室等前沿科研新范式……灵心巧手(北京)科技有限公司联合创始人左家平举起一款灵巧手向记者介绍:“我们最轻的灵巧手只有370克,但它能提起50公斤重物。
2026-06-23 09:34
中国散裂中子源科学中心与港澳8所高校合作共建大湾区首台同步辐射光源,所有谱仪面向港澳全面开放,港澳用户完成实验课题超过100项,产出系列重要成果。据了解,2025年,“深圳-香港-广州”创新集群首次跃居全球创新指数第一,“澳门-珠海”集群连续两年入围全球百强,国际科技创新中心地位进一步凸显。
2026-06-23 09:30
准确来说,“原位纳米晶限域”是一种让晶体在生长过程中“长得好又长不大”的精细调控技术。科学家在材料结晶前,预先混入一种可聚合配体,它在晶体刚冒头时原位形成一张分子级的“网”,网眼便是晶体生长的唯一空间。
2026-06-23 09:29
这就是“管中窥豹”的困境,也是当前AI辅助荧光成像面临的核心难题。团队的解决思路颇具巧思:提出了一种全新的通用型荧光成像复原网络LargePNet。
2026-06-22 09:45
6月20日,中技船舶首批9艘新能源船舶集中试航仪式在广西南宁港举行。9艘船舶包含无人驾驶智慧船、商用作业船、民用休闲船,适配执法巡逻、景区观光等各类场景,助力内河航运绿色转型。新华社发
2026-06-22 09:44
加载更多