17日上午8時(shí)，被命名為“悟空”的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星送入太空。這枚1．9噸重的衛(wèi)星是我國(guó)科學(xué)衛(wèi)星系列的首發(fā)星，有望探測(cè)到暗物質(zhì)湮滅或衰變的證據(jù)。

　　據(jù)報(bào)道，“悟空”將在頭兩年對(duì)全天掃描，之后根據(jù)探測(cè)結(jié)果，對(duì)暗物質(zhì)最可能出現(xiàn)的區(qū)域定向觀測(cè)。首批科學(xué)成果有望在衛(wèi)星發(fā)射6個(gè)月至1年后發(fā)布。

　　在“悟空”即將發(fā)射之際，暗物質(zhì)衛(wèi)星首席科學(xué)家、紫金山天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)常進(jìn)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地接受新華社中國(guó)特稿社的專(zhuān)訪，詳細(xì)解答了如何到太空探測(cè)暗物質(zhì)以及暗物質(zhì)衛(wèi)星的相關(guān)問(wèn)題。

　　要找的“人”，還不知長(zhǎng)什么樣

　　現(xiàn)有基本的物理知識(shí)無(wú)法解釋暗物質(zhì)，一旦找到暗物質(zhì)，將會(huì)帶來(lái)物理學(xué)的革命性突破

　　記者：天文觀測(cè)證據(jù)已經(jīng)基本上肯定有暗物質(zhì)的存在，我們現(xiàn)在發(fā)射暗物質(zhì)衛(wèi)星，是為了進(jìn)一步證明暗物質(zhì)的存在，還是要弄清它的性質(zhì)？

　　常進(jìn)：是為了弄清它的性質(zhì)。我們知道宇宙中有一些不發(fā)光的物質(zhì)，但這些不發(fā)光的物質(zhì)是什么，現(xiàn)在并不清楚。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，銀河系里成千上萬(wàn)顆恒星的實(shí)際觀測(cè)速度要大于理論上的速度。太陽(yáng)的速度理論上是每秒160千米，但是現(xiàn)在觀測(cè)太陽(yáng)的速度大概每秒240千米。如果不存在暗物質(zhì)的話，太陽(yáng)系就應(yīng)該處于銀河系的更外圍，而不是現(xiàn)在這個(gè)位置。

　　記者：暗物質(zhì)究竟是怎么產(chǎn)生的？為什么會(huì)有暗物質(zhì)？

　　常進(jìn)：暗物質(zhì)產(chǎn)生于宇宙大爆炸。至于為什么會(huì)有暗物質(zhì)，目前還不清楚。這也是暗物質(zhì)探測(cè)這么熱門(mén)的原因，因?yàn)楝F(xiàn)有基本的物理知識(shí)無(wú)法解釋暗物質(zhì)。一旦找到暗物質(zhì)，將會(huì)帶來(lái)物理學(xué)的革命性突破。

　　記者：自上世紀(jì)30年代初，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)存在暗物質(zhì)，經(jīng)過(guò)這么多年的研究，還是沒(méi)有探測(cè)到暗物質(zhì)的明確證據(jù)。是因?yàn)檎业姆椒ú粚?duì)，還是因?yàn)閮x器不夠靈敏？

　　常進(jìn)：是因?yàn)樵诶碚撋希覀兏揪蜎](méi)弄清楚它究竟是什么東西。如果理論上知道它是什么，我們就很容易找到它。打個(gè)比方來(lái)說(shuō)，我們要去找一個(gè)人，只知道這個(gè)人可能存在，但這個(gè)人穿什么衣服，長(zhǎng)什么樣子，我們根本不清楚。只能通過(guò)排除法，從一些可疑的跡象去篩選。

　　記者：科學(xué)家在尋找暗物質(zhì)的過(guò)程中已經(jīng)排除了一些候選者。我們的衛(wèi)星要找的，是否就是最多人研究的弱相互作用大質(zhì)量粒子？

　　常進(jìn)：我們的衛(wèi)星可以尋找弱相互作用大質(zhì)量粒子。暗物質(zhì)的模型太多了，但是討論最為廣泛的一個(gè)模型是弱相互作用大質(zhì)量粒子。在許多新物理理論中，可以自然地引入這樣的粒子。但暗物質(zhì)究竟是不是這樣的粒子，我們還不清楚。目前還有一些其他的理論模型，比如軸子、惰性中微子，或者更大質(zhì)量的很奇異的粒子。

　　記者：誰(shuí)都不知道暗物質(zhì)到底是什么，卻要尋找它，這樣的尋找需要運(yùn)氣嗎？

　　常進(jìn)：搞科學(xué)不是靠運(yùn)氣，但是具體發(fā)現(xiàn)什么，確實(shí)有一些運(yùn)氣的成份在里面。我們不確定暗物質(zhì)是什么，連基本的物理性質(zhì)都沒(méi)有弄清楚，這是最主要的不確定性。我們已經(jīng)知道暗物質(zhì)壽命長(zhǎng)、不發(fā)光、不與其他物質(zhì)相互作用。我們只能根據(jù)一些疑似跡象，比如伽馬射線超出、高能電子異常、反質(zhì)子能譜異常等來(lái)設(shè)計(jì)探測(cè)器，但是有很多不確定性。

　　通過(guò)“兒子”認(rèn)識(shí)“爸爸”

　　如果能夠觀測(cè)到暗物質(zhì)湮滅或衰變的產(chǎn)物，就能得到暗物質(zhì)的質(zhì)量和其他一些物理性質(zhì)，以及空間的分布等信息

　　記者：到太空去尋找暗物質(zhì)粒子湮滅或衰變的產(chǎn)物，有人把這樣的產(chǎn)物比喻成暗物質(zhì)的兒子，那么認(rèn)識(shí)一個(gè)人的兒子就能反推出他爸爸的性質(zhì)嗎？

　　常進(jìn)：從兒子可以得到他爸爸的一些性質(zhì)，不可能得到他爸爸的全部性質(zhì)，只能一步步推。如果能夠觀測(cè)到暗物質(zhì)湮滅或衰變的產(chǎn)物，那么暗物質(zhì)的質(zhì)量和其他一些物理性質(zhì)，以及在空間的分布等信息，都可以得到。

　　記者：暗物質(zhì)粒子湮滅或衰變后的產(chǎn)物，就變成了普通物質(zhì)粒子，是不是普通物質(zhì)都是由暗物質(zhì)變來(lái)的呢？

　　常進(jìn)：現(xiàn)在有一些科學(xué)家從事這方面的研究。一般認(rèn)為，普通物質(zhì)和暗物質(zhì)都是在宇宙大爆炸中同時(shí)產(chǎn)生的。因?yàn)榘滴镔|(zhì)的反應(yīng)率這么低，可以很自然地估計(jì)，現(xiàn)有的物質(zhì)不可能全是暗物質(zhì)產(chǎn)生的。

　　記者：暗物質(zhì)的湮滅經(jīng)常發(fā)生嗎？

　　常進(jìn)：如果暗物質(zhì)真的相互間發(fā)生湮滅，那么它每時(shí)每刻都在發(fā)生。但湮滅率太低，人類(lèi)很難探測(cè)到相應(yīng)的產(chǎn)物。

　　記者：我們的衛(wèi)星就是探測(cè)附近發(fā)生的湮滅嗎？

　　常進(jìn)：如果湮滅產(chǎn)生伽馬射線，那么我們可以探測(cè)非常遙遠(yuǎn)的宇宙空間；如果是高能電子，那就只能探測(cè)太陽(yáng)系的附近區(qū)域，因?yàn)楦?/p>

　　能電子的傳播距離不能太長(zhǎng)。但要注意，這里所說(shuō)的“附近”，實(shí)際上指的也是3億億千米這樣的距離。

　　記者：現(xiàn)在研究暗物質(zhì)主要通過(guò)在加速器上“制造”，在地下直接觀測(cè)，以及到太空間接觀測(cè)3種方法。這3種方法之間是什么關(guān)系？也會(huì)互相印證嗎？

　　常進(jìn)：這3種方法互為補(bǔ)充，可以互相印證。如果我們?cè)谔焐险业揭环N暗物質(zhì)粒子，它的質(zhì)量超過(guò)現(xiàn)有加速器的能量上限，那么加速器的能量就必須再提高。同樣，如果我們把暗物質(zhì)的質(zhì)量弄清楚了，也會(huì)指導(dǎo)地下的直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)去修改他們的方案。比如，清華大學(xué)、上海交大目前致力于尋找低質(zhì)量的暗物質(zhì)粒子，國(guó)際上一些科研團(tuán)隊(duì)主要探測(cè)大質(zhì)量的暗物質(zhì)粒子。如果我們準(zhǔn)確知道了暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量，那地下實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)就會(huì)變得比較明確。

　　記者：只要有湮滅我們就能發(fā)現(xiàn)嗎？

　　常進(jìn)：不一定能發(fā)現(xiàn)，必須要積累到一定的量以后才能發(fā)現(xiàn)。這跟儀器的靈敏度有關(guān)系，儀器靈敏度越高，就能發(fā)現(xiàn)越微弱的湮滅。我們的暗物質(zhì)衛(wèi)星即使找不到，也不代表這種方法未來(lái)找不到。天下武功唯快不破，做物理就是越靈敏，才越有可能有發(fā)現(xiàn)。

　　打開(kāi)新窗口，然后拭目以待

　　這個(gè)探測(cè)器本身就是一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，必然會(huì)有新奇的現(xiàn)象，但能不能逮到暗物質(zhì)，目前我們還不清楚

　　記者：對(duì)于這次發(fā)射的暗物質(zhì)衛(wèi)星有什么期待？

　　常進(jìn)：我現(xiàn)在期待它工作正常就行了。只要衛(wèi)星工作正常，就為我們打開(kāi)了一扇新的窗口，陽(yáng)光就會(huì)照進(jìn)這個(gè)窗口來(lái)。

　　如果指望暗物質(zhì)衛(wèi)星一下子就能把暗物質(zhì)準(zhǔn)確找到，這個(gè)期望太高了。我們這顆暗物質(zhì)衛(wèi)星，只是瞄準(zhǔn)暗物質(zhì)可能產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，也就是暗物質(zhì)粒子湮滅或者衰變的時(shí)候，它會(huì)產(chǎn)生的一些高能粒子，這叫間接法。至于間接法能不能找到暗物質(zhì)，我現(xiàn)在也無(wú)法告訴你。我可以告訴你的是，盡管暗物質(zhì)粒子探測(cè)器最主要的目標(biāo)是去找暗物質(zhì)，但這個(gè)探測(cè)器本身就是一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，一旦打開(kāi)這扇新的窗戶(hù)，必然會(huì)看見(jiàn)好多新奇的現(xiàn)象。究竟這個(gè)新奇的現(xiàn)象是逮到了暗物質(zhì)，還是其他的一些新的天文、物理現(xiàn)象，我們還不清楚。對(duì)我們天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，最重要的是要做一個(gè)可靠的儀器，高分辨率的儀器，這樣我們打開(kāi)的這扇窗就不會(huì)是模模糊糊的，會(huì)看到一些很清晰的物理構(gòu)成和物理現(xiàn)象，這是最關(guān)鍵的。

　　在暗物質(zhì)這種前沿問(wèn)題上，它的基本物理性質(zhì)還沒(méi)有弄清楚，誰(shuí)都不能保證百分之百一定就能找到暗物質(zhì)。這就是暗物質(zhì)研究在國(guó)際上這么熱，但是到目前為止還沒(méi)有什么新的進(jìn)步的原因。目前為止我們弄清楚的一點(diǎn)，就是高能電子有異常。這種異常究竟是不是來(lái)自于暗物質(zhì)，我們不清楚，但我們這顆暗物質(zhì)粒子探測(cè)器也不是盲人摸象，而是因?yàn)榇_實(shí)發(fā)現(xiàn)了異常，我們才要做出一個(gè)這樣的探測(cè)器，打開(kāi)一扇新的窗口，去看看究竟是怎樣的現(xiàn)象。弄清楚了這個(gè)異常，就是一個(gè)很大的成果。

　　 認(rèn)定暗物質(zhì)，理論物理學(xué)家說(shuō)了算

　　我們現(xiàn)在的宇宙探索，只有弄清暗物質(zhì)的物理本質(zhì)以后，才能說(shuō)它對(duì)未來(lái)產(chǎn)生什么作用

　　記者：究竟觀測(cè)到了什么就表明是暗物質(zhì)？

　　常進(jìn)：實(shí)際上我們也不是很清楚，我們作為觀測(cè)學(xué)家，或者實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，只能說(shuō)把這個(gè)儀器做好，它發(fā)現(xiàn)的任何東西對(duì)我來(lái)講都是很新奇的。但是判斷暗物質(zhì)，要由全世界的理論物理學(xué)家說(shuō)了算，理論物理學(xué)家都認(rèn)為它是暗物質(zhì)，那么就是暗物質(zhì)。我們會(huì)發(fā)布對(duì)伽馬射線、宇宙線的高精度測(cè)量結(jié)果。實(shí)際上，伽馬射線譜線、高能電子能譜、高能正電子能譜，伽馬射線空間分布等，都可以用來(lái)研究暗物質(zhì)。

　　記者：暗物質(zhì)衛(wèi)星還可以探測(cè)宇宙線，伽馬射線，這些又能解答什么問(wèn)題？

　　常進(jìn)：本來(lái)它就是一個(gè)宇宙線望遠(yuǎn)鏡，除了暗物質(zhì)外，它還可以找到宇宙線和伽馬射線。我們可以去研究宇宙線的起源、傳播和加速。宇宙線發(fā)現(xiàn)了將近100年，但是宇宙線的物理起源，人類(lèi)到現(xiàn)在也沒(méi)有弄清楚，這是很奇怪的。

　　記者：暗物質(zhì)粒子湮滅產(chǎn)生的能量，以及宇宙線，如果我們將來(lái)對(duì)它們研究清楚了，是否可以加以利用？

　　常進(jìn)：首先要弄清它的物理性質(zhì)，至于未來(lái)它有什么樣的用處，現(xiàn)在還不好說(shuō)。量子物理剛發(fā)現(xiàn)時(shí)，人們認(rèn)為這一點(diǎn)用處都沒(méi)有，但是現(xiàn)在什么都跟量子物理有關(guān)系。我們現(xiàn)在的宇宙探索，只有弄清暗物質(zhì)的物理本質(zhì)以后，才能說(shuō)它對(duì)未來(lái)產(chǎn)生什么作用，但是物理的進(jìn)步會(huì)導(dǎo)致科技的進(jìn)步，這是百分之百肯定的。

　　記者：有的專(zhuān)家說(shuō)現(xiàn)在已經(jīng)在發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的邊緣，丁肇中先生有一次接受采訪說(shuō)，還有5到10年就能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，你認(rèn)為還要多長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)？

　　常進(jìn)：我認(rèn)為要確定性的發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，需要全世界相關(guān)科學(xué)家的共同努力，準(zhǔn)確時(shí)間難以預(yù)計(jì)。

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