發現人類未知的宇宙——科學家詳解暗物質粒子探測衛星

2015-12-19 22:21

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暗物質

暗物質

當我們仰望星空,其實只看到了宇宙的冰山一角,宇宙的絕大部分對人類來說是隱藏的。天文學家估算,宇宙中95%以上是人類還沒有弄清楚的暗物質(26.8%)和暗能量(68.3%),只有不到5%是已知的普通物質。

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暗物質,披著隱身衣的「宇宙幽靈」,科學家僅知道它們存在,卻無法探測到它們。17日,中國科學衛星系列首發星——暗物質粒子探測衛星「悟空」在酒泉衛星發射基地成功發射,它的使命就是用「火眼金睛」去尋找暗物質粒子存在的證據。

「這是中國科學家首次在太空中放置自己的高分辨高能空間望遠鏡。」暗物質衛星首席科學家、紫金山天文臺副台長常進說,「它有望深刻地變革人類的宇宙觀,實現空間科學重大突破。」

為什麼要尋找暗物質?

對常進來說,暗物質就像一個從未謀面的朋友,既親切又陌生。

「宇宙中,我們能看見的物質,都因為帶有電子而能『發光』,我們能觸碰一張桌子、一面牆,感覺到它們的存在,是因為有電磁場的相互作用。而暗物質是不帶電荷的,也沒有電磁場的相互作用,能像幽靈一樣穿透阻礙物,不著痕跡地從身邊飛走。」常進說,「因此儘管我們周圍存在暗物質,例如平均1立方公分的空氣中可能就有上千顆暗物質粒子,但我們並不能看到或感覺到。」

科學家們認為,暗物質是宇宙大爆炸的產物,在宇宙演化中起著決定性作用,也決定著宇宙未來的命運。同時,暗物質和暗能量的研究在基礎物理學中也有著重要意義,因為科學界公認的粒子物理標準模型僅能解釋占宇宙4.9%的普通物質,卻無法解釋暗物質和暗能量。

因此,暗物質和暗能量被認為是籠罩在21世紀物理學上的兩朵「烏雲」。美國科學家在一份報告中列出21世紀要解答的11個科學問題,「什麼是暗物質」被列在第一位。

科學界公認,揭開暗物質之謎將是繼日心說、萬有引力定律、相對論及量子力學之後的又一次重大飛躍,將帶來物理學的又一次革命。

中科院國家空間科學中心主任吳季說,暗物質粒子的探測目前是國際科學前沿競爭最為激烈的研究領域,全世界的科學家都在不遺餘力地尋找暗物質、暗能量及其隱藏的巨大科學寶藏。

 「可到目前為止,人們找到的還都只是一些疑似證據。」吳季說,「人類還沒有找到它,也不知道其質量、性質,不能用物理學標準模型去解釋。」

暗物質距離人類生活如此遙遠,為什麼還要花這麼多時間、精力和成本去尋找?科學家們回答,這一方面源自人類對於未知的好奇心和求知欲,另一方面,科學研究的價值和意義雖然有時在短期內無法顯現,但往往能帶來一些「副產品」,給科技和生活帶來變革。

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