热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

太空中的火眼金睛:“悟空”号暗物质粒子探测卫星

2022-02-22 23:32     来源:光明日报     宇宙高能粒子 暗物质粒子 宇宙射线
距离地面500公里左右的太阳同步轨道上,来自中国的“悟空”正在遨游。

每天,这颗1米见方的小小卫星绕地飞行大约15圈,用“火眼金睛”努力探测着宇宙高能粒子的踪迹。

这只“孙猴子”到底在找什么?

其实,浩瀚的银河系中,除了恒星、行星等这些我们肉眼可见的天体,还可能存在许多看不见的暗物质。科学家们推测,它们不发光、也基本不与其他物质有相互作用,在一般光学手段观测下,犹如“隐身”。

不过,当一对暗物质粒子偶然碰撞时,可能会湮灭,并放出电子、正电子和伽马射线等高能粒子。如果能够精确“捕捉”到这些粒子的信息,就可能反推出暗物质存在的蛛丝马迹。

2021年9月7日,“悟空”号暗物质粒子探测卫星首批伽马光子科学数据向全球公开。自2015年12月17日成功飞天,“悟空”一次次所发布的宝贵数据令世界瞩目,推进着人类对宇宙的进一步认识。

这只“孙猴子”到底长什么样?

这颗由中国科学院研制生产的卫星,体积比一张办公桌大不了多少,像一个倒立的银白色四层蛋糕,有效载荷却达到1.4吨,内部集成了近8万路电子学信道。从上到下,“悟空”装备有四大探测器:塑闪阵列探测器、硅阵列径迹探测器、BGO(锗酸铋)量能器和中子探测器。其中,BGO量能器包含300多根60厘米长的锗酸铋晶体。这些漂亮的“水晶棒”犹如孙悟空的“金箍棒”,对入射粒子的能量能进行极为灵敏的测量。

它的视力究竟要多强,才能称得上“火眼金睛”?

据“悟空”号首席科学家、中国科学院院士常进介绍,“悟空”号是世界上迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间宇宙线探测器,也是我国第一颗空间天文卫星。它平均每秒就能“捕捉”60个高能粒子,可以对GeV到数十TeV量级之间的电子、伽马射线等宇宙线粒子进行测量。

这是什么概念?1GeV是10亿电子伏特,1TeV是1000GeV,即1万亿电子伏特。而人眼所能接收到最敏感的可见光能量,仅仅约为2电子伏特。

飞行6年多,“悟空”号已经完成全天区扫描超过11次,获取了百亿个高能宇宙射线事件。每天清晨和傍晚,这只“孙猴子”都会飞过中国的上空。位于北京密云、新疆喀什和海南三亚等处的接收站每天接收着“悟空”号传回的数据,透过这些数据,暗物质的面纱已陆续被揭开……

2021年5月,“悟空”号团队绘出迄今最精确的高能氦核宇宙线能谱,并观测到能谱新结构。这是“悟空”号继精确测量电子能谱、绘制高能质子宇宙线能谱后,第三次发布重要科学结果,标志着我国空间高能粒子探测已跻身世界最前列!

国际物理学界普遍认为,揭开暗物质之谜,将是继日心说、万有引力定律、相对论及量子力学之后的又一次基础科学变革。

踏入暗物质探测竞赛的前沿,中国科学家们相信,借助“悟空”“火眼金睛”的广大神通,我们将可以窥见崭新的宇宙面貌,离逮住那“看不见摸不着”的暗物质,也许不远了!

推荐阅读

NASA公布阿尔忒弥斯1号不载人任务将开展太空辐射研究

NASA日前公布阿尔忒弥斯1号不载人任务将开展太空辐射研究,帮助月球、火星探索。 2022-02-28

磁暴到底是什么,为何能一下弄坏马斯克的40颗卫星?

其中紫外线和X射线会电离地球的大气顶部,导致暂时的无线电中断。 2022-02-22

发现四颗新生儿系外行星,被主恒星超强X射线辐射烤焦!

结果显示,这些新近诞生的行星,被其年轻恒星的强烈X射线辐射烤焦,导致这些行星的大气层蒸发。 2022-02-21

为什么超新星爆炸时,能将粒子加速到接近光速,再喷射到宇宙中?

这些冲击波如此强大,它们可以充当粒子加速器,以接近光速的速度将粒子流(宇宙射线)喷射到宇宙中,然而是如何做到这一点的,仍然是一个谜。 2022-02-21

哈勃太空望远镜重大突破!首次发现一个“无形黑洞”

探测黑洞有两种不同的方法,对于“X射线双星”,一颗恒星和一个黑洞环绕一个共享中心运行,期间产生X射线,黑洞引力场能从伴星中吸食物质,这些伴星逸出物质将环绕黑洞旋转 2022-02-16

阅读排行榜