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“悟空”历险记

2018-08-21袁尚

学与玩 2018年7期
关键词:美猴王火眼金睛暗物质

袁尚

看到这个题目,你也许会疑惑,难道编辑姐姐要给我们讲讲孙悟空经历九九八十一难去西天取经的故事吗?当然不是,“悟空”不仅是《西游记》中的齐天大圣,还是一台在宇宙中寻找暗物质的探测器,它于2015年12月由中国长征运载火箭将其发射到太空,用自己的“火眼金睛”去探测暗物质粒子。

何为暗物质

宇宙中的天体都是在旋转的,它们为什么会绕着圆形的轨道旋转,而不会像天女散花一样四处飘移呢?历史上人们曾一度认为这些天体都受着向心力的牵引,可是1933年物理学家兹威基通过观测和计算却发现了这个事实:天体的旋转速度很快,人类已知的向心力是没有能力将其吸引在一起旋转的。换句话说,如果没有其他更强大的力量源来束缚这些快速旋转的天体,它们早就粉身碎骨并四处飞散了。由此兹威基做出了一个推测:宇宙中应该有许多我们没有发现的物质,这些物质为天体的旋转提供着足够强大的约束力。这些尚未被发现的宇宙物质就是暗物质。

为什么要找暗物质

科学家们先假定一个理论存在,这个假定的理论最初缺少各种证据,看起来像个坑洞,接下来很多科学家会齐心协力为这个理论寻找证据。当证据足够多的时候,假定的理论坑就会被填平,说明原来的假设正确。派“悟空”去宇宙中寻找暗物质,就是为暗物质理论找证据,这一全新的领域将成为科学研究的里程碑,为科学技术发展带来不可估量的推动作用。

暗物质在宇宙中虽然隐藏得很深,但就算它的“隐身术”再高明,也难免露出马脚。“罗卡定律”指明了寻找暗物质的基本策略:万物凡有接触,必留痕迹,暗物质既然是万物中的一种物质,它们很可能会与其他物质相遇相撞,只要相遇相撞就会留存宇宙射线。也就是说“悟空”不需要把不易捕获的暗物质的真身揪出来,只需要寻找到暗物质碰撞湮灭或衰变发射出的特殊宇宙射线,就完成了任务。

“美猴王”大显神通

“悟空”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,它可以测量入射粒子的电荷数、入射方向及入射能量,进而区分入射粒子的种类。总而言之,“悟空”就如美猴王一样本领高强,它找到暗物质存在证据的希望很大。

宇宙里的粒子多得数不胜数,如同撒哈拉沙漠中的沙粒。“悟空”工作两年多来,成功捕捉到各种各样的粒子,然后把数据传回地球,由中国科学家给各种各样的粒子画“脸谱”,这些粒子的图像集合被称为“宇宙线能谱”。科学家借助“悟空”提供的粒子数据,绘制出了历史上最为精确的太空粒子信息图。

“美猴王”成功脱险

也许是“悟空”工作太过劳累,2018年1月的一天,一场意外的疾病袭来:它的“火眼金睛”竟然“失明”了,也就是说寻找宇宙粒子的功能暂时丧失了!科学家们紧急寻找对策,分析“悟空”探测器失效的原因,以便让它尽快恢复健康。

经过19小时的努力,科学家终于找到了“悟空”生病的原因。原来是一枚宇宙高能粒子击中了它,导致其装载的计算机产生了系统紊乱。科学家远程操作重启计算机后,“悟空”苏醒,“火眼金睛”复明。

科学家表示,正常情况下高能粒子可以穿透“悟空”的身体,是无害的,但是有的高能粒子穿而不透,留下来“捣乱”就危险了,严重时会使探测器内的电子器件电流增大而烧毁,那么整个探测器就要報废了。这一次历险可以说是“有惊无险”啊。

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