“悟空”又来闹天宫

2018-09-30 02:59
科学24小时 2018年9期
关键词:暗物质悟空粒子

《西游记》中的孙悟空是人们最熟悉的文学形象之一,他的聪明伶俐与超凡能力,赢得了各国读者特别是孩子们的喜爱。“大闹天宫”、勇斗天神玉帝的精彩情节,更是让人难以忘怀;“悟空”号卫星则肩负着人类庄严的使命,飞越茫茫宇宙,准备捕获神秘的暗物质,彰显着人类探索宇宙的雄心与智慧。悟空者,非只佛徒名号,乃悟透天空者也。

人类是宇宙的一部分,却渴望了解宇宙的真相。日月星辰,宇宙洪荒,强烈地激发了人类的想象力。中国曾拥有世界上最早的天文观测记录,杞人担心天要塌下来,万户总想飞上蓝天,是十足的奇思妙想;地中海岸边的古希腊人,一直在寻求宇宙空间的知识,试图解释日月星球在天空中的真实模样。面对熟悉又陌生、天天见面又遥不可及的天空,古人只能仰天长叹,极目远眺而已。悟“空”者,何其难也!

从牛顿万有引力定律到爱因斯坦广义相对论,人类的智慧在太阳系内的引力与运动的规律方面得到严格验证,获得极大的成功,而在星系及更大尺度的宇宙空间,依然存在着未解之谜。日月星辰为何不会坠落?什么力量推动宇宙运动?一代代科学家埋头苦干,绞尽脑汁,在理论上获得了重大突破:宇宙中存在一种暗物质以及暗能量,能够支撑着已经发现的宇宙模型。理论推导已成,然而验证极其困难。就此人类开始与看不到、摸不着、捉不住的神秘的“暗”,进行一场智慧与毅力的大较量。

美国科学家索尔·珀尔马特等人通过研究超新星现象,认为暗能量驱动着宇宙越来越快地膨胀,第一次提出了“暗能量”存在的证据,并因此获得2011年诺贝尔物理学奖。宇宙演化的测量手段很多,如微波背景辐射的各向异性分布、大尺度结构的演化、重子声学振荡、微引力透镜效应等。2013年3月21日,普朗克宇宙探测器团队发布了宇宙微波背景图,它相当于一张宇宙“婴儿照”,记录了镌刻在深空中细微的温度变化。据此推算,宇宙年龄为137.98 ± 0.37亿年,由4.9%普通物质、26.8%暗物质、68.3%暗能量组成。大家熟知的黑洞,虽然有点“黑”,却不是暗物质,只是光出不来而已,发出的射线仍然是常规物质。

如何才能捕捉暗物质,证明暗能量呢?科学家使用了三大招:一是直接观测,通过与普通物质的直接碰撞加以探测。目前全球已有十余家暗物质直接探测实验室在日夜不停地运转。我国四川锦屏山隧道内,建成了世界上最深的实验室,用来探测暗物质的神秘行踪。二是对撞机探测,通过高能粒子对撞机制造出暗物质粒子。最重要的科学装置就是欧洲大型强子对撞器(LHC),它曾发现“上帝粒子”希格斯玻色子。三是间接探测,寻找暗物质粒子衰變或湮灭产生的宇宙线信号。在广袤的宇宙空间分布着大量的暗物质粒子,粒子与反粒子有机会碰撞,发出伽马射线、电子、正电子、反质子等高能粒子,捕捉这些碰撞,就可以间接探测暗物质。

“悟空”号卫星就是第三种利器,是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。它与神话中的孙大圣一样,从诞生的那天起,就有着非凡的“正能量”。2017年11月30日,“悟空”号再次探测到疑似暗物质,虽然这还有待于进一步证实,但“悟空”的本领让人刮目相看。

金睛火眼辨真伪,岂怕物质千般暗。人们期待悟空再“闹”天宫,在不远的将来,帮助科学家捕获到朝思暮想、心心念念的暗物质,证实暗物质暗能量的真实存在。到那时,人类对于宇宙的探测与认识,又将获得一次质的飞跃!

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