（科技）紫臺空間高能電子觀測取得重大突破不明來歷高能電子可能

1、（科技）紫臺空間高能電子觀測取得重大突破不明來歷高能電子可能是暗物質(zhì)粒子湮滅證據(jù)新華社南京月日電（記者蔡玉高）利用美國南極長周期氣球項目（ATIC），經(jīng)過年觀測研究，中科院紫金山天文臺研究人員與外國同行合作發(fā)現(xiàn)高能電子流量在3000-8000億電子伏特能量區(qū)間，遠遠超出目前宇宙高能電子理論預計，而這些不明來歷的高能電子可能是暗物質(zhì)粒子湮滅的證據(jù)。日出版的Nature雜志發(fā)表了紫金山天文臺研究員常進與美國、俄羅斯、德國等國科學家在高能電子觀測方面取得的重大研究成果宇宙電子在3000-8000億電子伏特能量區(qū)間發(fā)現(xiàn)“超”（An excess of cosmic ray electrons at e

2、nergies of 300-800GeV）。如果這一成果被進一步證實，這可能會是人類第一次發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子湮滅的證據(jù)，將是現(xiàn)代物理學的重大突破。論文第一作者、紫金山天文臺常進研究員介紹，最新的天文觀測表明，宇宙的組成包括普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量，其中普通物質(zhì)僅占左右，而暗物質(zhì)則占了大約。盡管從上世紀年代開始，天文大尺度觀測實驗多次間接驗證了暗物質(zhì)的存在，但物理上直接的觀測證據(jù)到現(xiàn)在還沒有找到，人類直到現(xiàn)在還沒有弄清楚暗物質(zhì)的物理本質(zhì)。暗物質(zhì)研究是目前的科學前沿。美國的ATIC（Advanced Thin Ionization Calorimeter：先進薄電離量能器）項目科學目標是在空間觀測高

3、能宇宙線。年常進提出可對其探測設備進行一定程度的改進，該探測器將可以同時觀測高能電子和伽瑪射線。經(jīng)過年的研究，年，重達2噸的ATIC探測器在南極升空觀測，這是世界上首次對高能電子進行高分辨觀測。常進介紹，以往學界普遍認為高能電子來源于超新星遺跡，并建立了太陽系高能電子流量模型。但ATIC第一次觀測結(jié)果表明，高能電子流量在3000-8000億電子伏特能量區(qū)間遠遠超出了模型預計流量。這就意味著宇宙高能電子還有別的“起源”。為了進一步證實研究結(jié)果，此后的年間，常進與他的合作者在不斷改進設備和觀測方法的基礎上，又在南極進行了次觀測（其中次因氣球漏氣失?。?，結(jié)果均與第一次觀測結(jié)果吻合。尤其是去年底到今年

4、初的成功觀測讓研究人員對自己的觀測結(jié)果確信無疑。這些“超出”的高能電子究竟來源于何處？常進表示，這有多種可能，但其能譜流量與目前暗物質(zhì)理論預言的粒子模型吻合，所得到的低能參數(shù)也與歐洲與俄羅斯耗費數(shù)億美元研制的、專門用于尋找暗物質(zhì)粒子湮滅證據(jù)的磁譜儀探測器PAMELA所得到的結(jié)果吻合。這就表明這些不明來源的高能電子將有可能是暗物質(zhì)粒子湮滅時所產(chǎn)生的?！爱斎贿@些還待進一步觀測研究”常進說，一旦被證實的話，那就意味人類首次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的形式，這將是現(xiàn)代天體物理學的重大突破，意義不言而喻。常進表示，當然目前高能電子的觀測精度還可以進一步提高，并不排除這些不明來歷的高能電子來自于太陽系附近的“特殊天

5、體”。即使這樣，這也是人類第一次直接觀測到來自于“特殊天體”的高能電子，對解決宇宙線起源這一重大課題意義顯著。據(jù)了解，目前，常進等人的研究成果已經(jīng)在國際學界引起了震動。以嚴謹著稱的Nature經(jīng)過多輪的考察，接受了常進的論文，并以介紹論文第一作者的形式對常進進行了專訪，刊登在同期刊物上。（完）（特稿·特別關注）人類將可能首次發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子湮滅證據(jù)紫金山天文臺空間高能電子觀測取得重大突破新華社記者蔡玉高新華社南京月日專電題：人類可能將首次發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子湮滅證據(jù)紫金山天文臺空間高能電子觀測取得重大突破日出版的Nature雜志發(fā)表了我國天文學家、中科院紫金山天文臺研究員常進與國外同行合作的

6、研究成果宇宙電子在3000-8000億電子伏特能量區(qū)間發(fā)現(xiàn)“超”（An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800GeV）。該成果可能是人類第一次發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子湮滅的證據(jù)。（小標題）“世紀之謎”待解在現(xiàn)代天文學界和物理學界，有一個被科學家稱為“世紀之謎”的問題待解，它也是困擾現(xiàn)代物理學發(fā)展的一個重大難題，這便是暗物質(zhì)，暗物質(zhì)的本質(zhì)到現(xiàn)在還不清楚。年，天文學家弗里茲·扎維奇發(fā)現(xiàn)，大型星系團中的星系具有極高的運動速度，然而星系的運行速度卻遠遠超出萬有引力公式計算出的結(jié)果，這也就是說，除了人類已知的星系團核心物質(zhì)對該星系的引力

7、外，還有其它引力的存在。這表明，在人類已知的宇宙物質(zhì)之外，還有一種物質(zhì)存在。此后多年的研究、分析均表明，這一至今未被人們觀測到的物質(zhì)即“暗物質(zhì)”肯定在宇宙中存在，而且其在宇宙中所占的份額遠遠超過目前人類可以看到的物質(zhì)。分析證實了這一點。紫臺空間天文實驗室主任常進介紹，最新天文觀測表明，宇宙中最重要的成分是暗物質(zhì)和暗能量，暗物質(zhì)占宇宙的，暗能量占，而我們通常所觀測到的普通物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量的。宇宙“暗”的一面，主宰了整個宇宙。常進表示，盡管多年來的天文大尺度觀測結(jié)果間接驗證了暗物質(zhì)的存在，但物理上直接的觀測證據(jù)到現(xiàn)在還沒有找到。也就是說，直到目前為止人類還不知道暗物質(zhì)究竟以怎樣的形式存在，它們或許

8、是以粒子的形式存在，或許又以別的人類未知的形式存在暗物質(zhì)粒子探測意義重大，目前已成為國際上空間探測的熱點。歐洲與俄羅斯耗費數(shù)億美元，聯(lián)合研制了磁譜儀探測器PAMELA。該探測器希望通過觀測正電子尋找暗物質(zhì)粒子湮滅的證據(jù)?！耙坏┌l(fā)現(xiàn)其存在的形式，那將是現(xiàn)代物理學的重大突破，人類的天文、物理教科書也將隨之改變?！背＿M說。（小標題）十年“磨劍”發(fā)現(xiàn)不明來源高能電子國際上高分辨觀測宇宙高能電子能譜一直是空白，常用的空間磁譜儀方法技術復雜，價格昂貴。紫金山天文臺空間天文試驗室一直在探索尋求一種簡單有效的觀測高能電子的方法。美國南極長周期氣球項目“ATIC” （Advanced Thin Ionizati

9、on Calorimeter：先進薄電離量能器）項目本來的主要科學目標是觀測高能宇宙線，電子和伽瑪射線不在其列。年，常進與 “ATIC”接觸，提出用ATIC的設備觀測高能電子和伽瑪射線。經(jīng)過多次溝通，常進的建議被ATIC接受。年底至年初，經(jīng)過改造后的ATIC觀測設備在南極升空觀測高能電子。常進介紹，首次觀測非常成功，他們獲得了大量高能電子的數(shù)據(jù)。但經(jīng)過計算和研究后發(fā)現(xiàn)，他們所觀測到的高能電子的流量與目前學界已掌握的情況有較大差異。據(jù)了解，以往學界普遍認為太陽系附近的高能電子主要來源于超新星遺跡，并建立了太陽系高能電子流量模型?？伤麄儷@得的高能電子的流量卻遠遠超出了模型預計的流量。這意味著高能電

10、子還存在別的“起源”。不明來源的高能電子究竟來自于何處？常進告訴記者，這有很多種可能，不過經(jīng)過分析后，他們發(fā)現(xiàn)觀測結(jié)果與目前暗物質(zhì)理論模型相吻合。這就表明這些不明來源的高能粒子將有可能是暗物質(zhì)粒子湮滅時所產(chǎn)生的。這樣的研究結(jié)果讓研究團組非常激動，但課題組認為還需要對這一結(jié)果進行多次觀測驗證。此后的7年中，常進與合作者又在南極進行了次觀測（其中次因氣球漏氣失?。?。這樣，加上此前的觀測，他們共觀測到了30多萬個宇宙線粒子，經(jīng)過層層篩選，他們找到了個高能電子。在翔實的數(shù)據(jù)面前，研究人員在說服自己的同時，也得到了業(yè)內(nèi)人士的認可。今年月，常進與合作者將他們的研究論文向Nature投稿。以嚴謹著稱的Nat

11、ure經(jīng)過多輪的考察，接受了常進的論文，并以介紹論文第一作者的形式對常進進行了專訪，刊登在同期刊物上。（小標題）研究成果引起震動，或?qū)l(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子湮滅證據(jù)記者了解到，在論文發(fā)表前，常進的研究成果已經(jīng)在國外科學界引起了震動。而隨著Nature相關文章和評論的刊出，這一成果將引起越來越多人的關注。瑞典斯德哥爾摩大學教授、暗物質(zhì)理論專家Lars Bergstrom在接受Science記者采訪時表示，ATIC數(shù)據(jù)與Pamela在不久前公布數(shù)據(jù)吻合很好，從ATIC測量結(jié)果看，目前的探測結(jié)果更像暗物質(zhì)粒子湮滅。英國愛丁堡大學教授泰勒則表示，即使最后證明該超不是暗物質(zhì)產(chǎn)生的，ATIC觀測對解決宇宙線起源這一未解之謎意義重大?！爱斎贿@些還待進一步觀測研究去檢驗，”常進說，一旦被證實的話，那就意味人類首次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的形式，這將是現(xiàn)代天體物理學的重大突破，意義不言而喻。常