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“悟空”又來鬧天宮

2018-09-30 02:59
科學(xué)24小時 2018年9期
關(guān)鍵詞:暗物質(zhì)悟空粒子

《西游記》中的孫悟空是人們最熟悉的文學(xué)形象之一,他的聰明伶俐與超凡能力,贏得了各國讀者特別是孩子們的喜愛?!按篝[天宮”、勇斗天神玉帝的精彩情節(jié),更是讓人難以忘懷;“悟空”號衛(wèi)星則肩負(fù)著人類莊嚴(yán)的使命,飛越茫茫宇宙,準(zhǔn)備捕獲神秘的暗物質(zhì),彰顯著人類探索宇宙的雄心與智慧。悟空者,非只佛徒名號,乃悟透天空者也。

人類是宇宙的一部分,卻渴望了解宇宙的真相。日月星辰,宇宙洪荒,強(qiáng)烈地激發(fā)了人類的想象力。中國曾擁有世界上最早的天文觀測記錄,杞人擔(dān)心天要塌下來,萬戶總想飛上藍(lán)天,是十足的奇思妙想;地中海岸邊的古希臘人,一直在尋求宇宙空間的知識,試圖解釋日月星球在天空中的真實(shí)模樣。面對熟悉又陌生、天天見面又遙不可及的天空,古人只能仰天長嘆,極目遠(yuǎn)眺而已。悟“空”者,何其難也!

從牛頓萬有引力定律到愛因斯坦廣義相對論,人類的智慧在太陽系內(nèi)的引力與運(yùn)動的規(guī)律方面得到嚴(yán)格驗(yàn)證,獲得極大的成功,而在星系及更大尺度的宇宙空間,依然存在著未解之謎。日月星辰為何不會墜落?什么力量推動宇宙運(yùn)動?一代代科學(xué)家埋頭苦干,絞盡腦汁,在理論上獲得了重大突破:宇宙中存在一種暗物質(zhì)以及暗能量,能夠支撐著已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的宇宙模型。理論推導(dǎo)已成,然而驗(yàn)證極其困難。就此人類開始與看不到、摸不著、捉不住的神秘的“暗”,進(jìn)行一場智慧與毅力的大較量。

美國科學(xué)家索爾·珀?duì)栺R特等人通過研究超新星現(xiàn)象,認(rèn)為暗能量驅(qū)動著宇宙越來越快地膨脹,第一次提出了“暗能量”存在的證據(jù),并因此獲得2011年諾貝爾物理學(xué)獎。宇宙演化的測量手段很多,如微波背景輻射的各向異性分布、大尺度結(jié)構(gòu)的演化、重子聲學(xué)振蕩、微引力透鏡效應(yīng)等。2013年3月21日,普朗克宇宙探測器團(tuán)隊(duì)發(fā)布了宇宙微波背景圖,它相當(dāng)于一張宇宙“嬰兒照”,記錄了鐫刻在深空中細(xì)微的溫度變化。據(jù)此推算,宇宙年齡為137.98 ± 0.37億年,由4.9%普通物質(zhì)、26.8%暗物質(zhì)、68.3%暗能量組成。大家熟知的黑洞,雖然有點(diǎn)“黑”,卻不是暗物質(zhì),只是光出不來而已,發(fā)出的射線仍然是常規(guī)物質(zhì)。

如何才能捕捉暗物質(zhì),證明暗能量呢?科學(xué)家使用了三大招:一是直接觀測,通過與普通物質(zhì)的直接碰撞加以探測。目前全球已有十余家暗物質(zhì)直接探測實(shí)驗(yàn)室在日夜不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。我國四川錦屏山隧道內(nèi),建成了世界上最深的實(shí)驗(yàn)室,用來探測暗物質(zhì)的神秘行蹤。二是對撞機(jī)探測,通過高能粒子對撞機(jī)制造出暗物質(zhì)粒子。最重要的科學(xué)裝置就是歐洲大型強(qiáng)子對撞器(LHC),它曾發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”希格斯玻色子。三是間接探測,尋找暗物質(zhì)粒子衰變或湮滅產(chǎn)生的宇宙線信號。在廣袤的宇宙空間分布著大量的暗物質(zhì)粒子,粒子與反粒子有機(jī)會碰撞,發(fā)出伽馬射線、電子、正電子、反質(zhì)子等高能粒子,捕捉這些碰撞,就可以間接探測暗物質(zhì)。

“悟空”號衛(wèi)星就是第三種利器,是目前世界上觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星。它與神話中的孫大圣一樣,從誕生的那天起,就有著非凡的“正能量”。2017年11月30日,“悟空”號再次探測到疑似暗物質(zhì),雖然這還有待于進(jìn)一步證實(shí),但“悟空”的本領(lǐng)讓人刮目相看。

金睛火眼辨真?zhèn)?,豈怕物質(zhì)千般暗。人們期待悟空再“鬧”天宮,在不遠(yuǎn)的將來,幫助科學(xué)家捕獲到朝思暮想、心心念念的暗物質(zhì),證實(shí)暗物質(zhì)暗能量的真實(shí)存在。到那時,人類對于宇宙的探測與認(rèn)識,又將獲得一次質(zhì)的飛躍!

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