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

  • 黄河2026年主汛期前调水调沙启动

  • 在中国最高城守望“天路”

独家策划

推荐阅读
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
法国“科技万岁”科技创新展6月20日在巴黎闭幕。法国“科技万岁”科技创新展创立于2016年,是科技创新和初创企业的重要展示平台。图为一名男子在“科技万岁”科技创新展上体验VR设备。新华社发
2026-06-22 09:44
英国《新科学家》周刊网站在近日的报道中指出,科学家正奋力探索多条有望恢复听力的道路,新一代治疗技术正在集中爆发。对于重度或极重度听力损失者,人工耳蜗植入也能极大改善他们的生活质量。
2026-06-22 09:44
在全球产业链、供应链面临复杂性和不确定性的背景下,第四届中国国际供应链促进博览会(以下简称“链博会”)如期而至。本届链博会首次设立人工智能专区以及升级的“数智科技链”,让联合国贸易和发展会议资深经济学家梁国勇高度期待。
2026-06-22 09:44
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
如各大顶尖研究型高校一样,数学学科的全球竞争力需要长期稳定的支持,时间会证明数学研究和人才培养的后劲十足。
2026-06-18 10:24
与依赖相对固定会话管理结构的传统5G核心网络不同,新技术引入AI驱动的预测与控制能力,可根据不同业务需求实时优化会话管理、数据传输路径和服务质量,实现网络资源的动态调度。未来,团队还计划开发支持低轨卫星通信的核心网与传输网融合技术,构建融合业务、计算和网络的新一代6G核心架构。
2026-06-17 09:32
荷兰阿姆斯特丹大学医疗中心研究人员宣布,他们开展的全球首例针对遗传性疾病的体内CRISPR疗法三期临床试验取得成功。这把“剪刀”,为许多遗传性疾病患者剪开了新天地,预示着遗传病治疗或将从“延缓病情”迈向“治愈疾病”的新时代。
2026-06-17 09:28
交通运输是维系国民经济运行的重要基础,在碳排放总量中,交通运输领域占比高、减排难度大。针对水路运输降碳难题,我国正聚焦核心技术攻坚、示范船舶落地、配套体系完善,多措并举突破行业绿色转型壁垒。
2026-06-17 09:23
未来产业培育周期长、市场风险大,单一政策工具难以奏效,必须构建覆盖全生命周期、多元主体协同发力的政策矩阵。未来产业发展涉及面广、风险点多、迭代速度快,必须突破条块分割,构建集中统一、协同高效、安全可控的现代化治理体系。
2026-06-17 09:18
加载更多