在中科院紫金山天文臺(tái),暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星首席科學(xué)家常進(jìn)在通過暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”的觀測(cè)數(shù)據(jù)完成的一張伽馬射線天圖前,。新華社記者金立旺攝
新華社北京7月25日電(記者喻菲)中國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”的首席科學(xué)家常進(jìn)有個(gè)特點(diǎn):吃飯很快,。
當(dāng)上世紀(jì)70年代美國(guó)科學(xué)家通過觀測(cè)星系旋轉(zhuǎn),使人們認(rèn)識(shí)到宇宙中有“暗物質(zhì)”這種看不見,、謎一般的存在時(shí),,正在江蘇泰興鄉(xiāng)下上小學(xué)的常進(jìn)思考的是如何加快吃飯速度。因?yàn)榧抑行值芩娜?,誰吃得慢一點(diǎn)就會(huì)吃不飽,。
這樣的生活不光養(yǎng)成了他吃飯快的習(xí)慣,也培養(yǎng)了他做事講究效率且還有些“斤斤計(jì)較”的性格,。
2011年常進(jìn)成為暗物質(zhì)衛(wèi)星首席科學(xué)家后,,父母在農(nóng)村一年大約掙兩萬塊錢?!拔腋赣H去世前老為我擔(dān)心,,如果我把衛(wèi)星搞砸了,泰興幾萬戶農(nóng)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(fèi)國(guó)家的科研經(jīng)費(fèi),?!背_M(jìn)說。
1992年,,常進(jìn)剛從中國(guó)科技大學(xué)畢業(yè)到中科院紫金山天文臺(tái)空間天文實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)很吃驚,,中國(guó)的空間天文幾乎是一張白紙?!熬秃孟竦狡噺S工作,,卻發(fā)現(xiàn)這個(gè)廠一輛汽車都沒造出來?!?/p>
他能做的就是整天泡圖書館,,把國(guó)際上所有高能天文衛(wèi)星的資料都認(rèn)真讀了一遍。
也就在那時(shí),,中國(guó)啟動(dòng)了載人航天工程,。常進(jìn)跟著老師在神舟二號(hào)飛船上做了一個(gè)設(shè)備,獲得大量太陽耀斑和伽馬射線暴的觀測(cè)數(shù)據(jù),。這是中國(guó)第一次在太空開展真正的天文觀測(cè),。這個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)在看來很小,,卻為中國(guó)空間天文發(fā)展打下基礎(chǔ)。
“瘋狂”的想法
參加這個(gè)項(xiàng)目使常進(jìn)認(rèn)識(shí)到,,中國(guó)的空間天文與國(guó)際先進(jìn)水平差距巨大,,必須另尋道路。他認(rèn)為宇宙高能電子和伽馬射線探測(cè)還是空白,,若能在方法上創(chuàng)新,,可能會(huì)較快趕上國(guó)際水平。
1998年,,哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)顛覆了人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí):宇宙中存在比暗物質(zhì)更怪異的“暗能量”,。科學(xué)家此前所理解的所有物質(zhì)只是宇宙很小的一部分,,宇宙的絕大部分是深?yuàn)W而黑暗的未知,。
2017年12月17日長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心將“悟空”送入太空。喻菲攝
這一年,,常進(jìn)的工作也取得了突破,。傳統(tǒng)的觀念是,需要昂貴厚重的探測(cè)器才能觀測(cè)高能電子和伽馬射線,,但常進(jìn)發(fā)明出一種方法,,用便宜、較輕薄的儀器也能觀測(cè),。
正巧當(dāng)時(shí)美國(guó)科學(xué)家要在南極通過高空氣球觀測(cè)宇宙射線,。常進(jìn)仔細(xì)研究了這個(gè)探測(cè)器,發(fā)現(xiàn)可以用它觀測(cè)高能電子和伽馬射線,。但是,,美國(guó)科學(xué)家認(rèn)為這個(gè)想法太瘋狂。
為了說服他們,,常進(jìn)飛到美國(guó),。一到實(shí)驗(yàn)室,美方就要求常進(jìn)在計(jì)算機(jī)上算出探測(cè)器各種參數(shù),。當(dāng)時(shí)常進(jìn)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(shù)計(jì)算出來,再進(jìn)行核對(duì),。他幾乎36個(gè)小時(shí)沒合眼,。他知道,如果算錯(cuò)了,,后面就沒戲了,。
最終,,常進(jìn)的努力讓美國(guó)人信服了,同意將南極氣球?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)交由他分析,。這個(gè)項(xiàng)目最重要的一篇論文,,是由常進(jìn)作為第一作者發(fā)表在《自然》雜志上。
“悟空”飛天
南極氣球?qū)嶒?yàn)中,,常進(jìn)發(fā)現(xiàn)了宇宙射線中高能電子的異常,,這與暗物質(zhì)理論的預(yù)言相吻合。然而,,氣球?qū)嶒?yàn)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(cè),。
2011年中科院受國(guó)務(wù)院委托,,組織實(shí)施空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng),發(fā)展中國(guó)的科學(xué)衛(wèi)星,。暗物質(zhì)衛(wèi)星被列入第一批空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng),。
暗物質(zhì)衛(wèi)星首席科學(xué)家在新聞發(fā)布會(huì)上介紹“悟空”的探測(cè)結(jié)果。喻菲攝
中國(guó)于2015年發(fā)射的“悟空”號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星采用了常進(jìn)提出的分辨粒子種類的新探測(cè)技術(shù),,研制費(fèi)用僅為同類的美國(guó)費(fèi)米衛(wèi)星的1/7,,國(guó)際空間站阿爾法磁譜儀2號(hào)的1/20。
成百上千名科學(xué)家參與了“悟空”的研制,。最大的挑戰(zhàn)是提高探測(cè)器的粒子鑒別能力,,就像在一個(gè)2000萬人口的城市中準(zhǔn)確找出20個(gè)人。另一挑戰(zhàn)是要讓探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到100萬倍,,這就好比要讓一個(gè)人的眼睛既能看到一名兩米高的籃球運(yùn)動(dòng)員,,同時(shí)還能看清他身上只有兩微米的最小細(xì)胞。
2015年12月17日“悟空”發(fā)射成功時(shí),,有人哭,,有人笑。常進(jìn)卻在擔(dān)心,,如果不出科研成果,,這還是一顆失敗的衛(wèi)星。
幾個(gè)月后,,當(dāng)他第一次看到自己的團(tuán)隊(duì)根據(jù)衛(wèi)星探測(cè)數(shù)據(jù)繪制出伽馬射線天圖時(shí),,眼淚止不住地流,因?yàn)檫@張圖表明衛(wèi)星是成功的,,沒有辜負(fù)那么多人的心血,。
期待更大驚喜
目前“悟空”已捕捉了47億個(gè)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(cè)了最高能段的電子宇宙射線,,成功獲取了目前國(guó)際上精度最高的電子宇宙射線探測(cè)結(jié)果,,其首批成果已于去年底發(fā)表在《自然》雜志上。
暗物質(zhì)衛(wèi)星藝術(shù)構(gòu)想圖,。紫金山天文臺(tái)提供
諾獎(jiǎng)獲得者丁肇中先生為“悟空”點(diǎn)贊,。《自然》中國(guó)區(qū)科學(xué)總監(jiān)印格致說,,“悟空”的探測(cè)結(jié)果“有可能改變我們看待宇宙的方式”,。
改革開放40年使中國(guó)成為崛起的大國(guó),從而有能力和條件為人類科學(xué)與文明進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的智慧,,這是常進(jìn)以及許許多多中國(guó)科學(xué)家中國(guó)夢(mèng)的一部分,。
“‘悟空’打開了觀測(cè)宇宙的新窗口,我們觸碰到了新的世界,,我相信一定會(huì)有更大的驚喜等著我們,。”常進(jìn)說,。
原標(biāo)題:暗物質(zhì)衛(wèi)星首席科學(xué)家常進(jìn):為揭開隱藏宇宙貢獻(xiàn)中國(guó)智慧