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【新春走基层】守望“悟空”,期待“暗物质”重大发现

(来源:网站编辑 2019-02-10 17:07)
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图为科研人员正在研判分析数据。

春节前夕,记者走进江苏南京紫金山天文台。

这里的一间间办公室外表看起来毫不起眼,但仔细一看门牌却是那么地高大上:“宇宙伽马暴、中子星及相关物理研究团组”“太阳高能及相关物理过程研究团组”“暗物质理论组”……当然,名气最大的还是“中国科学院暗物质与空间天文重点实验室”,对,这就是习近平总书记多次讲话提及的“悟空”暗物质探测卫星团队。

走进监控大厅,迎面而来的就是写有“精心设计严格要求齐心协作严保质量”的横幅,紫金山天文台副台长、暗物质粒子探测卫星首席科学家常进研究员和范一中研究员正在操作计算机对接收的数据进行研判和分析。

“过去的一年,那只‘猴子’没有让我们失望。”常进言简意赅地总结2018。“截至2018年年底,中科院紫金山天文台研发的我国第一颗暗物质粒子探测卫星‘悟空’号已绕地球飞行了16597圈,探测宇宙粒子55亿个。”他告诉记者,相同时间内,它积累的TeV以上的观测数据相当于国际空间站上的日本量能器型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年的工作量。

春节到了,那只“猴子”依旧忙忙碌碌,奔跑在500公里高的太阳同步轨道上,为全人类肩负寻找暗物质、探索新物理的重任。每天清晨和傍晚,“悟空”都会路过中国上空,位于密云、喀什、三亚的三个数据接收点启动程序,接收它回传的约16G数据,再通过北京的国家空间科学中心,把数据整理“对齐”之后发给紫金山天文台。而常进带领的团队就是要从日积月累的海量数据中分析出有价值的科学成果。

“关键数据还在持续积累,让‘悟空’延长服役是一切研究的基础。”常进说,过去的一年,他和他的团队最主要的科研,还是围绕“悟空”号进行的,它从遥远宇宙传来的大量数据、新奇发现,都被科学家们所珍视,团队通过这些讯息,寻找和印证“暗物质”的蛛丝马迹。“我们希望到2019年末,‘悟空’的‘火眼金睛’能成功探测到300个‘奇异’电子,这将为理论家们提供足够的数据来研究‘奇异’电子的本质。如果真的与暗物质相关,那将是一项殊荣。”常进说,“年后,我们将发布有关宇宙高能粒子的最新观测成果,这对研究宇宙线的起源,有重大意义。”

2017年度中国科学院青年科学家奖得主、“暗物质间接探测的相关物理研究团组”首席科学家范一中研究员告诉记者,“三年过去了,‘悟空’号探测器的状况跟发射之初几乎一模一样,这非常难得,说明探测器的设计理念和工程制作都很过硬。”因表现出色、运行稳定,设计寿命三年的“悟空”被要求延时“退役”,再工作两年,这也让整个项目的性价比进一步提升。“悟空”号项目,卫星加上探测器花了8个亿人民币,看起来不是小数字。但如果横向比较,丁肇中先生领衔的一个项目耗资20亿美元,美国的一颗同类型卫星也花了7亿美元。

当然,活泼勤恳的“悟空”也曾打过一次小盹,让“师父”们着实担心了一回。去年2月,研究员发现,“悟空”反常“怠惰”,接收到的数据量骤然锐减。“悟空”号每天仅运行成本就要70万元,关机一天的损失相当于一辆豪华轿车。在通过对载荷参数的反复核查后,专家们判断“悟空”号很可能是被太空中的粒子击中,致程序寄存器反转,探测器出于自我保护降低了局部的电压……摸清病症之后,“悟空”团队在它再次经过中国上空时发出指令准确重启,这只打盹19小时的“猴子”瞬间又活泼起来。

暗物质和暗能量被视为现代物理学和天文学的“两朵乌云”,业内认为,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重大飞跃。虽然,“悟空”团队的日常工作看起来不够戏剧化,也缺少记者们所喜欢的“现场画面感”,但重大成果需要科学家们坐得住“冷板凳”, “悟空”号传回的数据每天都需要有人接收并且分析。为了让团队里的年轻人能过个好年,过去3年,从腊月三十到大年初二,独自一人值班收集数据成了常进的“保留节目”。

常进团队的主体是“80后”,2015年“悟空”号发射成功的庆祝合影上,很多人还稚气未脱。这些仰望星空的年轻人,同样要面对生活中的柴米油盐,他们的成长让范一中很感慨:“就像总书记说的,奋斗本身就是一种幸福。年轻人只要奋斗,就会有前途、有出路。”中科大少年班毕业生李翔,虽然刚过而立之年,已经成为整个团队中数据处理领域仅次于常进的专家。

“悟空”团队已经把眼光投向远方,太阳卫星已经得到国家的正式支持,团队还在为下一颗暗物质卫星的发射做准备。范一中告诉记者:设计中的“悟空二号”,收集到的有效数据量将是“悟空”号的十倍!

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