北京時間2017年11月30日，《Nature》在線發表了中國科學家的重磅發現，中國的暗物質探測器“悟空”(DAMPE)號探測衛星在高能電子宇宙線能譜的1.4TeV處發現了明顯的異常，這可能是科學家追蹤了八十多年的暗物質所留下的跡象。
中國的暗物質探測衛星被命名為“悟空”
暗物質是何方神聖？“暗”的意思是人類看不到它，不僅用肉眼看不到，用各種波段的望遠鏡也不能直接觀測到它，因為它不會和我們已知的物質發生電磁相互作用。上世紀30年代，天文學家發現恆星和星系的運動與萬有引力的計算結果存在很大差距，為了解釋這種現象，天文學家給出了暗物質的概念。在宇宙中存在我們看不到的暗物質，正是它的存在導致了星系的觀測數據與理論差別巨大。70年代後，對大質量的星系進行觀測後進一步發現，如果只考慮我們熟知的常規物質，星系間的引力不可能達到實際上的這麼大。宇宙中存在暗物質的觀點得到了普遍認同。
進一步的研究發現，人類可見的物質大約只佔宇宙的5%，暗物質大約佔27%，其餘的是暗能量。100多年前物理學的“兩朵烏雲”直接導致了20世紀兩座科學大廈相對論和量子力學的建立，而21世紀初科學界的最大謎團就是暗物質和暗能量。如若找到暗物質或暗能量就相當於發現了一個嶄新的宇宙，這令無數聰明絕頂的物理學家競相為之折腰。
暗物質不與物質發生電磁相互作用，怎樣尋找它呢？最容易想到的就是用大型加速器。高能粒子在大型加速器裡的碰撞可以模擬宇宙誕生的情景，科學家們希望能從碰撞中發現暗物質的蹤跡。遺憾的是，在大型加速器上一直沒有取得暗物質的可喜發現，就連粒子物理學家一直盼望的標準模型之外的粒子也未有發現。
另一種方法根據暗物質在宇宙中分佈的不均勻，暗物質粒子與物質的原子核發生碰撞，可以通過光或電等信號將原子核的被撞擊顯示出來。地球轉到不同的位置，因暗物質的分佈不均勻，碰撞信號就會隨季節有周期性的變化。中國在四川雅礱江的錦屏建有深度達2500米的世界最深實驗室，厚厚的岩石和土壤可以有效降低宇宙射線的影響，可惜這個世界最深的地下暗物質實驗室運行了幾年也未發現暗物質的任何蹤跡。
根據理論，暗物質粒子湮滅會產生正負電子對，可以掃描一下宇宙射線中的電子能譜圖，看一看不同能量的電子在宇宙射線中的分佈。如果在能譜圖中發現了異常，或許那就是暗物質留下的蹤跡。之前上天的阿爾法磁譜儀和費米衛星就期待用這種辦法尋找宇宙中的暗物質，並且根據傳回的數據已經發行了一些異常，只可惜它們能夠觀測的能量範圍比較窄。
這次大顯身手的“悟空”號用的也是這種方法，為什麼中國的“悟空”帶來了令人興奮的數據？因為它有“火眼金睛”！它能探測的能量範圍最廣，這樣可以在能譜圖中繪製更大範圍的圖像；能量分辨率很高，細微的能量差別也能夠分辨出來，這樣可以更加容易的察覺出精細圖譜中的突起；另外它的粒子分辨本領也非常強大。
紅色系“悟空”給的能譜數據
首席科學家常進
根據理論推測，如果暗物質湮滅為正負電子對，在能譜圖的1TeV附近，會有一個非常陡的突起。“悟空”號首次探測到1TeV附近的突起。更加意外的是，在1.4TeV處，還出現了一個明顯的尖銳，雖然它還有待於更多觀測的確認，但已是非常的明顯。北京時間11月30日凌晨，《Nature》在線發表了中國科學家的研究，瞬間引起了刷屏。
1.4TeV處的突起超出現有的理論，一旦得到確認，這部分粒子的出現有可能為暗物質的存在提供新的證據，也有可能會導致人類尚未認識到的全新天體的發現。不管是哪種結果，都是重大的發現。1TeV附近的突起對於判斷這部分電子是否來自暗物質能夠起到關鍵作用。這樣的發現，不僅是中國科學史上的大事，也是人類探測暗物質過程中具有里程碑意義的大事。
“悟空”的火眼金睛為人類探測暗物質提供了強大的推動力，也期待中國的科學家能夠在科學的舞臺上持續獲得更強大的推動力。
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