程醉

2015年12月17日8时12分，“悟空”在酒泉卫星发射中心升空。“悟空”是一只非常勤奋的“猴子”，它每天要绕地球飞行15圈，每圈4万多千米，从不偷懒。

“悟空”是一颗主要用来探测暗物质的人造卫星。准确地说，“悟空”就是一台空间望远镜，其有效载荷质量为1410千克，主要由塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、电磁量能器和中子探测器组成。它可以探测高能伽马射线、电子和宇宙射线，还能测量高能粒子的能量、方向和电荷，以及鉴别粒子的种类。

“悟空”上天可谓是重任在肩，它是我国第一颗暗物质粒子探测卫星，所以它的任务就是去寻找暗物质粒子，研究暗物质特性与空间分布规律，以及探寻宇宙射线的起源，并观测高能伽马射线的。

原来，天文学家发现了许多星系中都存在额外的、看不见的引力源，还发现宇宙的总质量应该远远大于已知物质的总质量。种种未知现象都迫使科学家们提出，宇宙中或许还存在着一种“暗物质”。

暗物质，顾名思义就是我们通过眼睛和其他设备看不到的物质。我们已知的各种物质基本上都要受电磁力的影响，要么吸收光，要么反射光，要么就自己发光。但暗物质不受电磁力的影响，所以我们难以看到它。大多数科学家认为，暗物质应该是一种大质量、弱相互作用的粒子。满足这个要求的候选粒子不止一种，所以暗物质不是某类具体的粒子，而是一个总称。

看也看不见，摸也摸不着，那我们是如何知道暗物质存在的呢？

这还得靠科学家，他们在观测星系旋转的时候，发现所有能观测到的物质提供的引力，无法抵消星系旋转时产生的离心力。但是，星系中的星体并没有越转越远，导致星系解体。所以他们认为，正是星系里比已知物质多得多的暗物质提供了额外的引力。

那我们要怎样才能找到传说中的暗物质呢？

“上天、入地、对撞机”，找暗物质的方法不外乎这三种。

“悟空”的任务就是上天，采用空间间接探测法，“捕捉”暗物质互相湮灭时产生的痕迹。根据我们现有的知识来看，暗物质可能很稳定，但是偶尔相撞就会发生湮灭。湮灭之后，可能就会产出特定速度的普通物质和反物质。

“悟空”可以根据观测到的宇宙中加速的电子来找到暗物质的踪迹。简单地说，“悟空”在观测中突然发现某一速度的电子射线数量变多了，但增加的这块又无法用现有理论来解释，那么它们就很可能来自于暗物质的湮灭。

全世界各国的科学家都希望能够第一个观测到增加的这部分电子射线，从而获取暗物质的蛛丝马迹。除了我国的“悟空”外，还有价值20亿美元的阿尔法磁谱仪和价值7亿美元的费米空间望远镜。然而，“悟空”是迄今为止观测范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。

说到这里，我们得先科普一个单位“TeV”。 TeV为万亿电子伏特，相当于可见光能量的一万亿倍。阿尔法磁谱仪和费米空间望远镜无法对万亿电子伏特以上的电子射线进行观测，而“悟空”则可以对空间进行最高能段（4.6TeV）的电子谱直接观测。并且，“悟空”对宇宙射线观测得更为仔细。

说了这么多“悟空”的好话，莫非它真的发现了暗物质粒子？

非也，非也。“悟空”累积探测到了几十亿个高能粒子，根据这些数据，我国科学家绘制出了目前世界上最精确的电子宇宙射线能谱。同时，“悟空”觀测到在0.9TeV的地方，能谱发生了一次“拐折”；在1.4TeV的地方电子数目偏高，发现一个尖峰状精细结构；最后就是在最高能的地方，似乎能谱又翘起来了。

第一个“拐折”对于理解电子的加速过程具有重要的意义，也可能意味着这里隐藏了有关暗物质的信号。第二个尖峰状精细结构是完全出乎预料的，如果能被今后积累的数据所证实，无论它是来源于暗物质，还是某种特殊性质的天体，都是以前大家没有认识到的全新现象。第三个点同样还需要更多数据来验证。

简单地说吧，“悟空”这两年的探测成果还不能让我们确认已经发现了暗物质。它主要是探测到了一些反常的高能电子，也许这些电子就是暗物质湮灭的产物。随着下一步对这些新现象的验证和研究，很可能会为我们带来激动人心的消息。endprint