“悟空”已捕捉47億個高能宇宙線粒子 攜帶天際秘密

在中科院紫金山天文臺，暗物質粒子探測衛星首席科學家常進在通過暗物質粒子探測衛星“悟空”的觀測數據完成的一張伽馬射線天圖前。新華社記者金立旺攝

暗物質衛星首席科學家常進：為揭開隱藏宇宙貢獻中國智慧

新華社北京7月25日電(記者喻菲)中國暗物質粒子探測衛星“悟空”的首席科學家常進有個特點：吃飯很快。

當上世紀70年代美國科學家通過觀測星系旋轉，使人們認識到宇宙中有“暗物質”這種看不見、謎一般的存在時，正在江蘇泰興鄉下上小學的常進思考的是如何加快吃飯速度。因為家中兄弟四人，誰吃得慢一點就會吃不飽。

這樣的生活不光養成了他吃飯快的習慣，也培養了他做事講究效率且還有些“斤斤計較”的性格。

2011年常進成為暗物質衛星首席科學家后，父母在農村一年大約掙兩萬塊錢。“我父親去世前老為我擔心，如果我把衛星搞砸了，泰興幾萬戶農民一年就白干了。這是我為什么那么小心的主要原因，我們一定要成功，不能浪費國家的科研經費。”常進說。

1992年，常進剛從中國科技大學畢業到中科院紫金山天文臺空間天文實驗室工作時很吃驚，中國的空間天文幾乎是一張白紙。“就好像到汽車廠工作，卻發現這個廠一輛汽車都沒造出來。”

他能做的就是整天泡圖書館，把國際上所有高能天文衛星的資料都認真讀了一遍。

也就在那時，中國啟動了載人航天工程。常進跟著老師在神舟二號飛船上做了一個設備，獲得大量太陽耀斑和伽馬射線暴的觀測數據。這是中國第一次在太空開展真正的天文觀測。這個項目現在看來很小，卻為中國空間天文發展打下基礎。

“瘋狂”的想法

參加這個項目使常進認識到，中國的空間天文與國際先進水平差距巨大，必須另尋道路。他認為宇宙高能電子和伽馬射線探測還是空白，若能在方法上創新，可能會較快趕上國際水平。

1998年，哈勃望遠鏡的觀測顛覆了人們對宇宙的認識：宇宙中存在比暗物質更怪異的“暗能量”。科學家此前所理解的所有物質只是宇宙很小的一部分，宇宙的絕大部分是深奧而黑暗的未知。

2017年12月17日長征二號丁運載火箭從酒泉衛星發射中心將“悟空”送入太空。喻菲攝

這一年，常進的工作也取得了突破。傳統的觀念是，需要昂貴厚重的探測器才能觀測高能電子和伽馬射線，但常進發明出一種方法，用便宜、較輕薄的儀器也能觀測。

正巧當時美國科學家要在南極通過高空氣球觀測宇宙射線。常進仔細研究了這個探測器，發現可以用它觀測高能電子和伽馬射線。但是，美國科學家認為這個想法太瘋狂。

為了說服他們，常進飛到美國。一到實驗室，美方就要求常進在計算機上算出探測器各種參數。當時常進還沒有筆記本電腦。他要從零開始，將自己所有的想法編成程序，把各種參數計算出來，再進行核對。他幾乎36個小時沒合眼。他知道，如果算錯了，后面就沒戲了。

最終，常進的努力讓美國人信服了，同意將南極氣球實驗數據交由他分析。這個項目最重要的一篇論文，是由常進作為第一作者發表在《自然》雜志上。

“悟空”飛天

南極氣球實驗中，常進發現了宇宙射線中高能電子的異常，這與暗物質理論的預言相吻合。然而，氣球實驗還不能排除其他天體和大氣的干擾。要想看得更清楚，必須到太空去探測。

2011年中科院受國務院委托，組織實施空間科學先導專項，發展中國的科學衛星。暗物質衛星被列入第一批空間科學先導專項。

暗物質衛星首席科學家在新聞發布會上介紹“悟空”的探測結果。喻菲攝

中國于2015年發射的“悟空”號暗物質粒子探測衛星采用了常進提出的分辨粒子種類的新探測技術，研制費用僅為同類的美國費米衛星的1/7，國際空間站阿爾法磁譜儀2號的1/20。

成百上千名科學家參與了“悟空”的研制。最大的挑戰是提高探測器的粒子鑒別能力，就像在一個2000萬人口的城市中準確找出20個人。另一挑戰是要讓探測器的動態范圍達到100萬倍，這就好比要讓一個人的眼睛既能看到一名兩米高的籃球運動員，同時還能看清他身上只有兩微米的最小細胞。

2015年12月17日“悟空”發射成功時，有人哭，有人笑。常進卻在擔心，如果不出科研成果，這還是一顆失敗的衛星。

幾個月后，當他第一次看到自己的團隊根據衛星探測數據繪制出伽馬射線天圖時，眼淚止不住地流，因為這張圖表明衛星是成功的，沒有辜負那么多人的心血。

期待更大驚喜

目前“悟空”已捕捉了47億個高能宇宙線粒子，這些粒子中攜帶著深藏于天際的秘密。

“悟空”首次從太空直接觀測了最高能段的電子宇宙射線，成功獲取了目前國際上精度最高的電子宇宙射線探測結果，其首批成果已于去年底發表在《自然》雜志上。

暗物質衛星藝術構想圖。紫金山天文臺提供

諾獎獲得者丁肇中先生為“悟空”點贊。《自然》中國區科學總監印格致說，“悟空”的探測結果“有可能改變我們看待宇宙的方式”。

改革開放40年使中國成為崛起的大國，從而有能力和條件為人類科學與文明進步貢獻自己的智慧，這是常進以及許許多多中國科學家中國夢的一部分。

“‘悟空’打開了觀測宇宙的新窗口，我們觸碰到了新的世界，我相信一定會有更大的驚喜等著我們。”常進說。