就在剛剛，中科院暗物質粒子探測衛星“悟空”最新探測成果公布：科研人員成功獲得了目前世界上最精確的高能電子宇宙線能譜，而悟空探測到的1.4萬億電子伏左右的粒子，有可能就是人們長期以來尋找的暗物質！

　　據中國科學院公布，暗物質粒子探測衛星“悟空”有充分數據證實，在太空中測量到了電子宇宙射線的一處異常波動。這一波動此前從未被觀測到，意味着中國科學家取得一項開創性發現，且有可能與暗物質相關。該成果於北京時間30日由國際權威學術期刊《自然》在線發表。

　　“悟空”首席科學家、中科院紫金山天文台副台長常進介紹，電子宇宙射線的正常能譜變化應該是一條平滑曲線，但根據“悟空”觀測數據，在1.4萬億電子伏特（TeV）的超高能譜段突然出現劇烈波動，呈現一個“尖峰”。這表明，此處必然有一個全新的物理現象。

　　這一現象是否就是科學家苦苦追尋的暗物質蹤跡？常進表示，根據現有的探測數據量和理論模型，目前還無法做出斷定。但這一疑似暗物質的蹤跡，是近年來科學家離暗物質最近的一次重大發現，也將打開人類觀測宇宙的一扇新窗口。

　　“‘悟空’的最新發現，是引領性原創成果重大突破。”中科院院長白春禮說，如果後續研究證實這一發現與暗物質相關，將是一項具有劃時代意義的科學成果，即便與暗物質無關，也可能帶來對現有科學理論的突破。

　　當前主流科學界認為，人類已經發現的物質只占宇宙總物質量不足5%，剩餘部分由暗物質和暗能量等構成。由於暗物質無法被直接觀測，與物質相互作用也很弱，人類至今對它知之甚少。揭開暗物質之謎，被認為是繼哥白尼的日心說、牛頓的萬有引力定律、愛因斯坦的相對論、量子力學之後，人類認識自然規律的又一次重大飛躍。

　　那這次，“悟空”究竟找到了暗物質嗎？如果找到的是暗物質粒子，對人類而言有什麼用？萬一找到的不是暗物質，意義何在？

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　　找到暗物質了嗎？

　　“悟空”首席科學家、中科院紫金山天文台副台長常進表示，首批成果中最令人興奮的是發現了100多個“奇異”電子，隨着電子數量的進一步積累，才能進一步提高該發現的置信度，為人類打開新的觀測宇宙窗口。

　　中科院院士吳岳良分析，從目前數據分析看，這些“奇異”電子信號可能有兩個來源，要麼來自暗物質湮滅，要麼來自超新星遺蹟或是脈衝星。“從目前來看，來自前者的可能性似乎更有說服力。”

　　一旦國際科學界進一步認可其來自暗物質起源，人類就可以根據“悟空”的探測結果獲知暗物質粒子的質量、湮滅率，以及太陽系附近的暗物質團塊分布等信息，這些都是以前無法得到的。

　　“Maybe，maybe，YES，”《自然》中國區科學總監印格致（Ed　Gerstner）則從另一角度闡述科學發現與公眾認識之間的“距離”：“每一次發現新的信號，科學界都會為之震動，公眾則會反覆追問：找到暗物質了嗎？科學家卻只能回答：可能吧。在前沿科學研究領域，這樣的對話可能會延續很多很多年，直到多個方向的研究成果反覆互證，科學家們才會最終宣布：是的！我們找到了！”

　　在11月27日舉行的首批科學成果發布會上，媒體一直在追問常進何時能找到暗物質。對此，常進表示：“我目前的工作是做好衛星數據的搜集與分析工作。確認找到暗物質，一定是個漫長的過程，需全球科學家協力探索。”

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　　找到暗物質有什麼用？

　　暗物質被稱為“世紀之謎”。20世紀初，荷蘭天文學家奧爾特等多位科學家相繼提出，宇宙中存在發光很弱或者不發光的暗物質。

　　暗物質是什麼？以何種形式存在？和人類又會產生怎樣的聯繫……謎底的揭開，或許會與牛頓力學、愛因斯坦相對論一樣，開啟人類新的物理時代。

　　“作為宇宙構成部分中超過25%的存在，怎麼可能沒有用？”吳岳良院士說，否則何來星系和宇宙結構，何來銀河系、太陽系甚至我們人類？

　　中科院院長白春禮說，基礎科學從發現到應用往往動輒以百年為計量單位，而這種影響必然是顛覆性的。有了相對論和量子力學，才有了航天、半導體和互聯網。作為當今世界最前沿的科學話題，相信暗物質發現的作用，不會亞於它們。

　　“對科學的追求，是人類社會不斷進步的主要動力。”常進說，暗物質的作用我們現在無從得知，但尋找暗物質的工作每天都在影響我和我的團隊成員。也許再過100年，我們的後代日常生活都離不開暗物質突破後產生的新的理論。

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　　不是暗物質也很重要？

　　對於常進而言，他目前最關心的是，接下來“悟空”所捕捉到的這些“奇異”電子信號是否還會持續增加；一年後，能否達到科學發現所要求的精度。

　　“無論是不是暗物質，都將是一個重要的新現象。”常進表示。

　　長期以來，科學界普遍認為在1.4TeV以上的高能段是一片“沙漠”，但“悟空”正在進行的工作有望證明，這裡其實“風光旖旎”。“物理學界現有的理論模型遠不能解釋關於宇宙的所有疑問，期待‘悟空’能夠破舊立新。”暗物質衛星科學應用系統副總師範一中說。

　　白春禮則認為，如果研究最終確定發現了新粒子，是暗物質，這無疑非常重要。但如果不是暗物質，也意義重大。“耗資100億美元建造的歐洲核子對撞機撞出一個上帝粒子，驗證了理論學家的預測，使其得到了諾貝爾獎。而我們如果用不到1億美元就找到新粒子，意義更加非凡。”

　　延伸閱讀

　　首批科學成果的三宗“最”

　　中國暗物質粒子探測衛星“悟空”於北京時間30日正式公布首批重要科學成果。這隻來自中國的“頑猴”出手不凡，僅兩年的觀測結果就發現了前所未有的現象，或有望揭開暗物質的神秘面紗。

　　“悟空”究竟“能”在哪？此次發現是否合乎當初的科研目標？有可能取得的成果將會是何種級別……暗物質衛星科研團隊為公眾分析首批科學成果的三宗“最”。  

　　最“經濟適用”的衛星

　　花費小、本領大，看得清、測得准。談到2015年底發射的暗物質衛星“悟空”，專家一致給予“性價比”很高的評價。

　　天文學家發現，銀河系外圍恆星圍繞銀河系中心旋轉的速度“太快”，因此，在銀河系中除了可見物質之外，一定還有其他看不見的物質，他們合在一起的引力“拉着”這些天體，使其不至於由於速度過高而飛離銀河系。為此所做的計算表明，這些看不見的物質總量是普通物質的5倍以上，它們就是“暗物質”。

　　“悟空”在太空中的任務，就是通過間接方法，捕捉暗物質湮滅、衰變的蛛絲馬跡。在這一方面，造價數億至數十億美元的費米衛星、阿爾法磁譜儀目標類似，但“悟空”項目耗資不到1億美元，堪稱“經濟適用”的典範。

　　雖然花錢少，但本領一點不打折。衛星首席科學家常進介紹，“悟空”在同類設備中擁有工作能段最高、能量分辨率最高、粒子鑑別本領最強3項“絕技”。

　　“‘悟空’具有百萬選一不出錯、同時看100萬倍能量範圍的能力。說‘火眼金睛’一點也不為過。”常進說。  

　　最“意外”的發現

　　“悟空”降妖伏魔，源於兩次“意外”。

　　1997年，美國宇航局在南極開展南極長周期氣球項目ATIC，主要目標是觀測高能宇宙射線，電子、伽馬射線本不在觀測之列。

　　“這是個機會！”常進意識到，美國選擇的南極，是地球上觀測高能電子獨一無二的窗口。他一遍遍給南極項目負責人發郵件，闡述自己的觀測構想。

　　經過一年多驗算、證明，這一最初被認為“瘋狂”的計劃最終得到支持。此後7年，常進3次參與南極觀測，在3000多萬個宇宙線粒子裡成功找到210個超出正常能譜的高能電子。2008年，以常進為第一作者的論文在《自然》雜誌發表。在文中，常進論述了電子“超出”可能來自暗物質湮滅，“搭便車”的研究最終獲得了國際矚目的成就。

　　第二次“意外”出現在“悟空”上天后。衛星科學應用系統副總師範一中說，本來所有的注意力都放在以前實驗結果中的“超出”能段，誰也沒想到，在更高的1.4TeV能量處，會再發現異於正常能譜的“奇異”電子。

　　“這可能會是‘悟空號’最重要的發現。科學就是這樣，無心插柳、種瓜得豆，你永遠不知道下一秒會有什麼驚喜。”范一中說。  

　　最令人期待的成果

　　“從未預想的成果”“激動人心的發現”……對於此次公布的“悟空”成果，《自然》中國區總監印格致毫不吝惜地給予了極高評價。

　　雖然目前積累的粒子數量還不足以確證“發現”，“悟空”在1.4TeV處捕捉的“奇異”電子，依然引起了物理學者的強烈關注。

　　2013年，歐洲核子中心確認發現被譽為“上帝粒子”的希格斯玻色子。物理學標準模型61種基本粒子的最後一塊拼圖歸位。但這並不是宇宙的最終答案。

　　功德圓滿的模型如果不能突破，也意味着對宇宙新知的探索即將步入一片沙漠。

　　范一中說，1.4TeV能量處的“奇異”電子信號如果得到確認，將超出常規天文模型的解釋範疇，要麼來自暗物質湮滅，要麼來自宇宙中某種奇特的“新型加速器”。

　　“現在看來，最有可能的解釋是來源於暗物質。”中科院院士吳岳良說。

　　“粒子物理領域已經進入下半場，希望‘悟空’能夠得分。按照目前的進度，我們的第二批科學成果預計將在明年底發表。”常進說。