首席科学家详解:卫星“悟空”如何寻找暗物质(图)

　　通过“儿子”认识“爸爸”

　　记者：你们是到太空去寻找暗物质粒子湮灭或衰变的产物，有人把这样的产物比喻成暗物质的儿子，那么认识的一个人的儿子就能反推出他爸爸的性质吗？

　　常进：从儿子可以得到他爸爸的一些性质，不可能得到他爸爸的全部性质，只能一步步推，基本上可以得到他的性质，因为有基因。如果能够观测到暗物质湮灭或衰变的产物，那么暗物质的质量和其他一些物理性质，以及在空间的分布等信息都可以得到。

　　记者：如果你们观测到的是暗物质粒子湮灭或衰变后的产物，它就变成了普通物质粒子，是不是普通物质都是由暗物质变来的呢？

　　常进：现在有一些科学家从事这方面的研究。一般认为普通物质和暗物质都是在宇宙大爆炸中同时产生的。因为暗物质的反应率这么低，可以很自然地估计现有的物质不可能全是暗物质产生的。

　　记者：暗物质的湮灭是经常发生的吗？

　　常进：如果暗物质真的相互间发生湮灭，那么它每时每刻都在发生。但湮灭率太低，人类很难探测到相应的产物。

　　记者：我们的卫星就是探测附近发生的湮灭吗？

　　常进：如果湮灭产生伽马射线，那么我们可以探测非常遥远的宇宙空间；如果是高能电子只能探测太阳系的附近区域，因为高能电子的传播距离不能太长。但要注意这个地方说的“近”实际上表征的也是3亿亿公里这样的距离。

　　根据最新的天文学观测，宇宙中我们看得见摸得着的普通物质，或者说重子物质（黄色），约占宇宙总质能密度的4.9%，而暗物质（蓝色）约占26.8%，远远 超出普通物质。剩余的68.3%是更加神秘的暗能量（灰色），推动宇宙正加速膨胀。图片来源：inspirehep.net

　　记者：现在研究暗物质主要通过在加速器上“制造”，在地下直接观测和到太空间接观测三种方法，这三种方法之间是一种什么关系？也会互相印证吗？

　　常进：这三种方法互为补充，可以互相印证。如果我们在天上找到一种暗物质粒子，如果它的质量超过现有的加速器的能量上限的话。那么加速器的能量就必须再提 高。同样如果我们把暗物质的质量弄清楚了，会指导地下的直接探测实验去修改他们的方案。比如现在清华大学、上海交大致力于寻找低质量的暗物质粒子，国际上 一些组主要探测大质量的暗物质粒子。如果我们准确地知道了暗物质粒子的质量，那地下实验就会变得比较明确了，究竟是找怎样的暗物质。

　　“天下武功唯快不破”

　　记者：只要有湮灭我们就能发现吗？

　　常进：不一定能发现，必须要积累到一定的量以后才能发现。这跟仪器的灵敏度有关系，仪器灵敏度越高，就能发现越微弱的湮灭。我们的暗物质卫星即使找不到，也不代表这种方法未来找不到。“天下武功唯快不破”，做物理就是越灵敏，才越有可能有发现。

　　记者：你们在与美国合作的南极气球试验中已经发现了一些高能电子的异常，并且于2008年在《自然》（NATURE）上发表了文章，但是还不能确定这些异常是否来自暗物质，对吗？

　　常进：对，我们现在也不能确定。现在还没办法排除该异常的新类别天体物理辐射源或者是宇宙射线传播过程中所致的可能性。

　　记者：我们的暗物质卫星怎么能够排除其他天体的干扰呢？

　　常进：第 一是提高能量分辨和空间分辨的本领。第二要降低本底，就是把观测到的信号，与大量的宇宙射线区别开来，降低宇宙射线背景。第三就是提高灵敏度。降低背景， 提高分辨率，还有就是把探测器做得足够大，都是提高灵敏度的方法。这三个物理指标比别人的高，就证明我们的探测器比人家先进。现在我们在能量分辨方面领 先，还有就是我们的探测器达到了世界上同类设备的最高能段。 加拿大华人网 http://www.sinoca.com/