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“悟空”号卫星: 拨开暗物质的“乌云”

发布时间:19-12-04

暗物质粒子探测卫星“悟空”

  “过去的一年,§那只‘猴子’没有让我们失望。”春节︴后,记者来到中国科学院紫金山天文台,该台副台长、暗物质粒子探测卫星首席科学家常进开门见山地说。

  当全国上下都在庆祝新春佳节时,天上那只“猴子&ⓞrdquo;依旧奔跑在500公里高的太阳同步۩..轨道上,忙忙碌碌。

  截至2018年年底,中国科学院紫金山天文台研制的我国第≮一颗暗物质粒子探测卫星“悟空”号已绕地球飞行了16597圈,探测宇宙射线粒子55亿个。

  在相同时间内,它Ф积累的TeV(1TeV=1万亿电子伏特)以上的观测数据相当于国际空间站上的日本量能器电子望远镜和阿尔法磁谱仪实验的5倍以上,意味着完成了其他“同行”至少10年的工作量。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。

  看不见摸不着却与我们息息相关

  20☆世纪30年代∪,科学家发现,宇宙中可见物质远远不足以把星系连成一片,构成星系团,如果不是存在一种神秘而不可见的物质,星系团早就分崩离析。科学家把这种看不见&的神秘物质称ч为“暗物质”。

  到了20世纪70年【代,多种天文观测结果都暗示着暗⊙物质的存在。但直到现在还没有确切的暗物质信号被探测到。

  虽然科学家们还不知道暗物质究竟由什么构成,但通过观测它如何影响普通物质,并模拟它的引力效应,还是对它有了一些了∕解。

  宇宙中95%以上是暗物质和暗能量,其中暗物质占26.8%。暗物质不发光、不发出电磁波、不参与电磁相互作用,它无法用任何光学或电磁波观测设备直接&ldq∩uo;看&rㄨdquo;◣到。暗▷物质运行速⊙度很快。科学家测算,暗物质粒子的运ψ动۩速度为每秒220千米,是56式半自动步枪子弹出膛速度的300倍。

  科学家推测暗物质产生于宇宙大爆炸。在宇宙早期某一个时刻,宇宙温◎度非常高,粒子能量非常大,它们剧♧烈碰撞,产生包括暗物质在内的各种各样的物质。

  宇宙的结构也与暗物质有关。它是促使θ宇宙中的普通物质在自身引力下形≈成特定结构的重要推手。暗物质播下了宇宙丝状结构的种♨子,随后可见物质∮才聚集在一些由暗物ζ质建立起来的引力“核”上,并最终形成了星系。

  暗物质对生命来说更是至关重要。假如没有暗物质的引力作用,我们所在的银河●系将很可╣能无法在宇宙大爆炸后的膨胀过程中形成。

  暗物质这么神秘,我们投入这么多人力物力去寻找它,那么它究竟有什么应用价值呢?

 ⿳ “当年,爱因斯坦也想不到量子∷力学和相对论有什么应用价值,但是今天我们每个人用到的手机等通讯设备,哪一个离得开这些科学发现?”常进说道。

  带着“水晶棒”的银白色美猴王

  2015年12月17日8时12分,我◎国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将中国科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空,卫星顺利进入预定转移轨道。这标志着我国空间科学探测∏研究迈出了重要一步。 ▼

  “这是中国科学家首次在太空中放置自己的高分辨率Ⅸ高能空间望远镜,Ч”常进说,“它有望深刻地变革人类的宇α宙观,实现空间科学重大突破。”

  “悟空”的身材比一般的卫星小巧,“三围”分别为1.5米、1.5米、1.2米,像盒银白色的◎方形蛋糕。“悟空”在太空中接收来自宇宙的高能原子核、电子和伽马射线的信号,它是世〧界上迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间●·探测器。Ⅻ

  中科院紫金山天文┏台研究员袁强介绍说,目前国际上最著名的三个暗物质探测器分别是美国费米卫星、阿尔法磁谱仪AMS-02和我国的“悟空”。三者各有特色,AMS-02可以区分正反物质,费米的探测器面积大,而我们的探测器分辨率最高〓。

  常进说,“悟空”在观测能段范围、能量分辨率、粒子鉴别本领等方面优于别的探测器,其观测能段是阿尔法磁谱仪的10倍,能量分辨率比国际同类探★测器高3倍以上。而费用只有1亿美元,分别是美国费米、AMS-02的1/7和▽1/20。

  以《西游记》中的美◈猴王名字命名的卫星“悟空”,没有携带金箍棒,却带了300多根“水晶棒&r―dquo;。

  位于卫星核心部位的BGO能量器包含了308根纵横交错的晶体,每●一根都有۞۞2.5厘米见方、60厘米长,是世界上最⊙长的BGO晶体。

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