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暗物质卫星“悟空”首发最精确高能电子宇宙线能谱:有异常!

2017-11-30 07:30:59    中国青年网  参与评论()人

北京时间11月30日凌晨2时,暗物质粒子探测卫星“悟空”的首篇论文成果在顶级学术期刊《自然》上在线发表。基于在轨运行的前530天收集的28亿高能宇宙射线,“悟空”科研团队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。

值得一提的是,暗物质卫星首席科学家、紫金山天文台副台长常进在发布会上介绍到,数据初步显示,约1.4TeV(万亿电子伏特)处发现了异常的能谱精细结构,可能是新粒子存在的证据,也可能来自于某种天体物理现象。

一旦该精细结构被后续数据确认,将是粒子物理或天体物理领域的突破性发现。

“经济适用型”的“火眼金睛”

“悟空”将在下个月迎来发射2周年纪念日。“悟空”卫星是中国科学院空间科学战略先导专项的首发星,也是中国首颗天文卫星。取名“悟空”,卫星被寄予了通过“火眼金睛”探测宇宙暗物质的使命。

暗物质粒子探测卫星“悟空”号

占据宇宙95%密度的暗物质与暗能量虽不可见,但科学家们推测,暗物质粒子湮灭和衰变后,可能会产生看得见的普通高能粒子。只是这些粒子的信号十分微弱,容易被宇宙射线背景信号淹没,因此,“悟空”的“火眼金睛”,本质上就是高能量分辨、高空间分辨、高统计量、低本底的高能粒子望远镜。“悟空”探测器具体包括塑闪阵列探测器、硅径迹探测器、BGO量能器和中子探测器4个载荷。

常进最早在1998年提出了分辨粒子种类的新探测技术,能实现对高能电子、伽玛射线的“经济适用型”观测,尤其适合寻找暗物质粒子湮灭过程产生的一些非常尖锐的能谱信号。所谓能谱,就是电子数目随能量的变化情况。

精度最高的电子能谱

为了寻找暗物质,“悟空”特别关注的特征性信号有三种:伽玛谱线、晕状分布伽玛射线和奇异电子能谱结构。它平均每秒,就能捕获60个高能粒子。

常进介绍道,“悟空”在轨运行的前530天采集了约28亿高能宇宙射线,其中包含约150万25GeV以上的电子,基于这些数据“悟空”给出了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。

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