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

  • 第二十七届哈尔滨冰雪大世界主塔“冰灯启梦”封顶

  • 福州地铁4号线全线贯通

独家策划

推荐阅读
加快培育壮大数据产业,以区域协同数智化发展带动数据产业集群、数字产业集群做大做强。以兼顾标准互认、质量保障和安全可信的制度体系,护航数据产品服务流通交易、变现增值。数字经济具有数据资源依赖度高、技术知识人才密集、高融合渗透性及行业覆盖面广等特点。
2025-12-11 10:16
光明日报西宁12月10日电 记者万玛加、王雯静日前从国网青海省电力公司获悉,青海电力交易中心与北京电力交易中心、吉林电力交易中心“三网”联动,共同达成跨省跨区中长期外送电力交易,交易电量自12月8日起执行至31日止,累计交易电量1876万千瓦时。
2025-12-11 10:15
2020年12月,科技部在苏州高新区等13家国家高新区启动首批试点,探索实施“创新积分制”,对企业创新能力进行量化评价,引导金融机构精准支持科技创新。联动实施“创新积分制”和科技创新专项担保计划,累计向21家银行推荐超过17万家科技型中小企业,签订贷款合同超2900亿元……
2025-12-11 10:15
2025年12月10日12时03分,中科宇航力箭一号遥十一运载火箭在东风商业航天创新试验区发射,将9颗卫星精准送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。此次发射的卫星中,阿联酋813卫星是由上海微小卫星工程中心承研的高光谱地球观测卫星,搭载高光谱相机、全色相机及大气偏振校正仪等主载荷。
2025-12-11 10:05
12月9日,记者从中国科协获悉,中国科协生命科学学会联合体(以下简称“联合体”)发布了2025年度“中国生命科学十大进展”,6个知识创新类和4个技术创新类项目成果入选。
2025-12-11 10:02
“向精准要价值”,是一场从技术导向到需求导向的深刻转型。
2025-12-10 14:00
近十几年来,罗二仓团队聚焦采用环保工质,如氦气、氩气、氮气等绿色工质的热声斯特林技术,研发具有广阔应用前景的新一代热泵技术。
2025-12-10 09:39
中国科学院生物物理研究所徐涛院士课题组与纪伟研究员课题组研制出三维干涉定位显微镜(ROSE-3D),首次在单分子定位成像领域,实现了基于相机的纳米尺度三维各向同性分辨率。
2025-12-10 09:38
“细胞壁是质膜外具有一定硬度和弹性的细胞结构,广泛存在于植物、细菌和真菌中。随着研究逐渐深入,团队发现,在植物茎顶端干细胞区域,细胞壁的主要成分果胶呈现独特的“二元分布”模式。
2025-12-10 09:37
指令长张陆时隔两年半再度漫步太空,航天员武飞成为我国目前执行出舱任务最年轻的航天员。
2025-12-10 09:35
我国首个国家级陆相页岩油示范区——新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区9日完成年度170万吨原油生产任务,这一成果标志着国家级示范工程建设任务全面完成。
2025-12-10 09:34
一些不法商家钻监管漏洞,推出所谓“智驾神器”规避车辆安全监控,不仅严重威胁道路交通安全,更触碰了法律红线,扰乱了新能源汽车产业的健康发展秩序。
2025-12-09 10:11
一项新研究揭示了这些天体表面下可能发生的活动,为了解其多样地质特征的形成机制提供了线索。相关研究成果近日发表于《自然-天文学》。
2025-12-09 10:02
实验结果显示,将化合物注射给抑郁模型小鼠后,仅1小时便可观察到显著的抗抑郁效果,且无明显副作用。
2025-12-09 10:01
北京大学生命科学学院罗述金课题组与合作团队,通过古DNA研究发现,家猫直至唐代前后才通过丝绸之路商旅传入中国。
2025-12-09 09:58
7日,中国安全生产科学研究院与国家管网集团,在新疆哈密的国家管网集团管道断裂控制试验场,成功完成了我国首次全尺寸高压纯氢管道喷射火系列试验。
2025-12-09 09:57
基于这样的研究背景,柴秀娟团队近日研发出一种数字孪生驱动的智能温室采摘系统,能有效解决现代温室番茄生产密植环境下,机器人采摘效率低、易损伤植株的问题。团队成员郎一宁介绍:“首先,机器人搭载的滑轨式深度相机会沿温室逐行扫描,采集高精度的RGB-D数据。
2025-12-08 09:54
记者从国家数据局获悉,截至9月底,我国已建成高质量数据集总量超500PB(拍字节,计算机存储容量单位);7个数据标注基地引进和培育标注企业362家,标注从业人员达8.5万人,带动数据标注相关产值163亿元。
2025-12-08 09:53
“梦想”号大洋钻探船的母港在广州海洋地质调查局科考码头,出海执行作业任务时需要通过深中大桥。多年来,我们与150余家参研参建单位团结协作、集智创新,攻克了一个个技术难题,建成了这艘具有我国完全自主知识产权、全球领先的大洋钻探船。
2025-12-08 09:52
空中的昆虫堪称地球上最灵活的生物,能精准完成急转弯、急刹车和空中翻转。美国内华达大学里诺分校的航空航天工程师Hoang-Vu Phan指出,这款新设备标志着“微型机器人性能的巨大飞跃”。
2025-12-08 09:51
加载更多