暗物质探索者“悟空号” - 科学史小画

编者按：中科院之声不定期手绘一张“科学史小画”，为大家介绍一段科学史和其背后的故事。

暗物质作为一种人类无法用正常途径观测到的宇宙粒子，也是一种颠覆认知但确实存在的物质，其很有可能是导致宇宙结构发生变化的重要原因，因此它对于人类的重要性不言而喻。科学家们通过计算找出了一系列暗物质存在的证据，如果真正探索到暗物质，并且去摸清它，那么人类对宇宙的认知将产生质的飞跃。

2015年12月17日，我国在酒泉卫星发射中心成功将暗物质粒子探测卫星“悟空号”用长征二号丁运载火箭发射升空，并在距地球500公里高的轨道上运行。这是中国发射的首颗天文卫星，也是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星之一。“悟空号”上搭载的暗物质粒子探测器主要由塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO量能器以及中子探测器四部分组成，包含了七万多个子探测器，在探测精度上是全球第一。

“悟空号”的主要科学目标是以更高的能量和更好的分辨率来测量宇宙射线中的正负电子比，并且最终找到关键的信息和隐藏在其中的暗物质信号。它可以探测高能伽马射线、电子和宇宙射线，从各个方向扫描太空中的物质，并且将探测结果传入地面控制中心，科研人员根据它收集到的数据来对其观测数据进行定位，利用正反暗物质粒子碰撞后的“残骸”去进一步观测宇宙中的暗物质，了解暗物质粒子本身的性质，即“暗物质粒子的间接探测”。

2016年10月以来，“悟空号”卫星多次捕捉到来自超大黑洞CTA 102的伽马射线辐射。2019年，“悟空号”首次利用空间实验实现了宇宙线质子能谱的精确测量。2021年，该团队又发布了首批伽马光子科学数据，绘出迄今最精确的氦核宇宙射线谱线图。可以说，“悟空号”在电子、质子、氦核宇宙线测量方面都取得了世界领先的成绩，这些成果对于研究宇宙物理提供了重要的依据，很可能会打开现有物理模型之外的新世界，帮助人类更精确地寻找暗物质。

作为目前世界上观测范围最宽、能量分辨率最优的空间高能粒子探测器，“悟空号”自2015年升空之后原计划仅运行三年，目前已进入“超期服役”时段，从数据上显示，卫星的有效载荷依然状态良好，并将继续进行空间粒子探测数据的积累工作，获得更多的空间粒子物理成果。

作者：蒲雅杰，系中国科学院大学人文学院科学史系博士生

来源：中国科学院大学

本账号稿件默认开启微信“快捷转载”

转载请注明出处

其他渠道转载请联系 weibo@cashq.ac.cn