“过去的一年，那只‘猴子’没有让我们失落望。”春节后，来到中国科学院紫金山天文台，该台副台长、暗物质粒子探测卫星首席科学家常进开门见山地说。
当全国高下都在庆祝新春佳节时，天上那只“猴子”依旧奔跑在500公里高的太阳同步轨道上，忙劳碌碌。
截至2018年年底，中国科学院紫金山天文台研制的我国第一颗暗物质粒子探测卫星“悟空”号已绕地球翱翔了16597圈，探测宇宙射线粒子55亿个。
在相同韶光内，它积累的TeV（1TeV=1万亿电子伏特）以上的不雅观测数据相称于国际空间站上的日本量能器电子望远镜和阿尔法磁谱仪实验的5倍以上，意味着完成了其他“同行”至少10年的事情量。基于这些数据，科研职员成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。
看不见摸不着却与我们息息相关
20世纪30年代，科学家创造，宇宙中可见物质远远不敷以把星系连成一片，构成星系团，如果不是存在一种神秘而不可见的物质，星系团早就分崩离析。科学家把这种看不见的神秘物质称为“暗物质”。
到了20世纪70年代，多种天文不雅观测结果都暗示着暗物质的存在。但直到现在还没有确切的暗物质旗子暗记被探测到。
虽然科学家们还不知道暗物质究竟由什么构成，但通过不雅观测它如何影响普通物质，并仿照它的引力效应，还是对它有了一些理解。
宇宙中95%以上是暗物质和暗能量，个中暗物质占26.8%。暗物质不发光、不发出电磁波、不参与电磁相互浸染，它无法用任何光学或电磁波不雅观测设备直接“看”到。暗物质运行速率很快。科学家测算，暗物质粒子的运动速率为每秒220千米，是56式半自动步枪子弹出膛速率的300倍。
科学家推测暗物质产生于宇宙大爆炸。在宇宙早期某一个时候，宇宙温度非常高，粒子能量非常大，它们剧烈碰撞，产生包括暗物质在内的各种各样的物质。
宇宙的构造也与暗物质有关。它是匆匆使宇宙中的普通物质在自身引力下形成特定构造的主要推手。暗物质播下了宇宙丝状构造的种子，随后可见物质才聚拢在一些由暗物质建立起来的引力“核”上，并终极形成了星系。
暗物质对生命来说更是至关主要。如果没有暗物质的引力浸染，我们所在的银河系将很可能无法在宇宙大爆炸后的膨胀过程中形成。
暗物质这么神秘，我们投入这么多人力物力去探求它，那么它究竟有什么运用代价呢？
“当年，爱因斯坦也想不到量子力学和相对论有什么运用代价，但是本日我们每个人用到的手机等通讯设备，哪一个离得开这些科学创造？”常进说道。
带着“水晶棒”的银白色美猴王
2015年12月17日8时12分，我国在酒泉卫星发命中间用长征二号丁运载火箭成功将中国科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空，卫星顺利进入预定转移轨道。这标志着我国空间科学探测研究迈出了主要一步。
“这是中国科学家首次在太空中放置自己的高分辨率高能空间望远镜，”常进说，“它有望深刻地变革人类的宇宙不雅观，实现空间科学重大打破。”
“悟空”的身材比一样平常的卫星小巧，“三围”分别为1.5米、1.5米、1.2米，像盒银白色的方形蛋糕。“悟空”在太空中吸收来自宇宙的高能原子核、电子和伽马射线的旗子暗记，它是天下上迄今为止不雅观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器。
中科院紫金山天文台研究员袁强先容说，目前国际上最著名的三个暗物质探测器分别是美国费米卫星、阿尔法磁谱仪AMS-02和我国的“悟空”。三者各有特色，AMS-02可以区分正反物质，费米的探测器面历年夜，而我们的探测器分辨率最高。
常进说，“悟空”在不雅观测能段范围、能量分辨率、粒子鉴别本领等方面优于别的探测器，其不雅观测能段是阿尔法磁谱仪的10倍，能量分辨率比国际同类探测器高3倍以上。而用度只有1亿美元，分别是美国费米、AMS-02的1/7和1/20。
以《西游记》中的美猴王名字命名的卫星“悟空”，没有携带金箍棒，却带了300多根“水晶棒”。
位于卫星核心部位的BGO能量器包含了308根纵横交错的晶体，每一根都有2.5厘米见方、60厘米长，是天下上最长的BGO晶体。
这些俊秀的“水晶棒”能够丈量入射粒子的能量。电子和质子与晶体发生相互浸染，产生类似淋浴喷水形状的簇射，而电子和质子产生的簇射形状不同，因而科学家可以区分出质子和电子。
“年富力强”并将连续在太空服役
每天清晨和傍晚，“悟空”都会途经中国上空。位于密云、喀什、三亚的三个数据吸收站，每天吸收它回传的约16G数据。而常进带领的团队便是要从日积月累的海量数据等分析出有代价的科学成果。
而在一年多前，常进团队就已向天下展示出首批成果：精确丈量太空中的电子宇宙射线能谱。该成果于2017年12月7日在国际威信学术期刊《自然》揭橥。
电子宇宙射线的正常能谱变革应是一条平滑曲线。根据“悟空”积累的不雅观测数据，科学家们创造在0.9万亿电子伏特处电子能谱呈现出明显的拐折，并且有初步迹象表明在1.4万亿电子伏特的超高能段呈现出非常颠簸，反响在图上是一个“尖峰”。
这些构造只有在不雅观测精度达到最好的情形下才能被看到，幸运的是，“悟空”做到了！
电子能谱在0.9万亿电子伏特处的拐折具有主要的天体物理意义，它反响出宇宙中高能电子辐射源的范例加速能力，并且可以对部分暗物质理论模型给出很强的约束。1.4万亿电子伏特处的非常颠簸则显得更引人关注。不过，根据现有数据量和理论模型，还无法断定这一征象是否便是暗物质踪迹。
袁强见告，探测暗物质的办法紧张分为三类：一是对撞机探测，紧张有欧洲核子中央的大型强子对撞机；二是在地下进行的直接探测，我国在四川锦屏山地下实验室中正在开展干系实验；三是间接探测，紧张在空间进行。
“悟空”卫星便是采取第三种办法。物理学家们认为，暗物质粒子碰撞后会产生高能粒子，如伽马射线、正负电子、正反质子、中微子等。暗物质卫星便是精确探测这些粒子，通过其能谱、空间分布来探求暗物质粒子存在的证据。
“悟空”设计寿命为3年，目前已经到期，但它看起来依旧“年富力强”。“经由评估，我们认为‘悟空’还可以连续在太空服役，现在已经被批准延长2年事情韶光。”袁强说道。（ 张 晔）
