宇宙撈“針”：“悟空”有哪些絕技

在中國科學院紫金山天文臺，“悟空”科學應用系統(tǒng)副總師范一中在介紹研究成果（11月2日攝）。新華社記者 金立旺 攝

　　《自然》期刊中國區(qū)科學總監(jiān)印格致（Ｅｄ?。牵澹颍螅簦睿澹颍Τ＿M的話深以為然。“科學就是在一個接一個的‘可能’中不斷接近真理，”他說，“對科學家來說，發(fā)現(xiàn)異常未知的那一刻最興奮。”

　　不過，尋找“異常”與“可能”絕非易事。自２０１５年底發(fā)射升空，“悟空”探測了３５億多個高能宇宙射線，從中總共搜尋出１００多個異常電子，難度不亞于大海撈針。

　　“天上的輻射背景太復雜，需要做出區(qū)分。”“悟空”科學應用系統(tǒng)總設計師伍健說，與國際同類探測設備相比，“悟空”在“高能電子、伽馬射線的能量測量準確度”和“區(qū)分不同種類宇宙射線的本領”這兩項關鍵技術指標方面世界領先，尤其適合尋找暗物質(zhì)粒子湮滅過程中產(chǎn)生的一些非常尖銳的信號。

　　“就好比在有上千萬人口的城市里找到特定的一個人，既要快，又要準。”常進說。

　　目前國際上知名的相關研究項目有美國費米衛(wèi)星，日本量能器型電子望遠鏡，以及著名物理學家丁肇中主持的阿爾法磁譜儀等。“悟空”科學應用系統(tǒng)副總師范一中說，相比同類設備，“悟空”顯著提高了電子能量觀測的上限，得到的電子樣本“純凈”程度也最高，這是中國科研人員自主提出的新探測技術，實現(xiàn)了對高能電子、伽馬射線的“經(jīng)濟實用型”觀測。

　　香港大學物理系副教授蘇萌說，關鍵性的“拐折”由“悟空”首次測量出來，說明中國的暗物質(zhì)衛(wèi)星測量水平具有非常獨到的優(yōu)勢。

　　“悟空”研究團隊也坦承，目前數(shù)據(jù)統(tǒng)計量還不夠，存在一定的統(tǒng)計誤差。“我們是‘靠天吃飯’，天上有多少宇宙射線，我們才能測到多少事例。”常進說，要降低統(tǒng)計誤差，唯一辦法是積累大量數(shù)據(jù)，這需要更多時間。

　　好消息是，“悟空”在軌運行狀況很好，預計衛(wèi)星在天工作時間會大大超過設計壽命。“悟空”研究團隊透露，今后兩三年是衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析的關鍵時期，收集到目標事例越來越多，繪制的能譜越來越精確，還將有系列重大成果發(fā)布。

圖為我國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空號” 中科院供圖

　　探索“無人區(qū)”：中國瞄準人類科學前沿

　　不久前，伍健到歐洲的合作伙伴總部訪問，會議室陳列了三個科學實驗裝置的標志，按時間順序分別是費米衛(wèi)星、阿爾法磁譜儀和“悟空”。“這是他們從數(shù)十個合作項目中選出的、有代表性的實驗，在相關領域最有希望取得成就。”伍健說。

　　“悟空”對暗物質(zhì)的探尋，已經(jīng)逐漸進入科學的“無人區(qū)”。但在“無人區(qū)”做一個“領跑者”，不是件容易的事。原創(chuàng)思想、技術實力，這些年來“悟空”研究團隊沒少被質(zhì)疑。

　　上世紀９０年代末，由于資金短缺，常進加入美國一個高能宇宙射線研究項目。起初，他的觀測方法得不到美方同行的認同，經(jīng)過反復模擬和實驗驗證，美方的南極氣球項目終于采納了他的方法，并在高能電子觀測方面取得重要進展。

　　時隔多年，美國團隊中一位教授在國際學術會議上提到此事，還連連感慨：“中國的常教授當年給我們帶來一個瘋狂的想法，結果一舉成功！”

　　“悟空”用的一個探測器關鍵芯片需要進口，但當時國外對中國禁運這類芯片。“悟空”研究團隊從零開始，研究芯片、改裝芯片，最終用自己的技術解決了這一問題。

　　“整天跟著別人屁股后面搞研究，談何自主創(chuàng)新？”常進說，“中國的科研人員一定要有自信，外國的技術路線不見得比我們強，關鍵在于我們找到了正確方法后自己能否守得住。”

　　站在科學的最前沿，也讓中國科學家贏得更多榮譽。“我們主導的研究發(fā)現(xiàn)，就能把自己的名字署在上面。”范一中說。

　　從衛(wèi)星設計、測試起，以常進為首的“悟空”研究團隊不斷吸引國內(nèi)外科研人員加入，目前已經(jīng)形成了來自中國、瑞士、意大利等國，人數(shù)超過１００名的多學科頂尖人才團隊。

　　從深海載人技術到量子保密通信，從“天眼”到“悟空”，中國對科學和技術“無人區(qū)”的探索日漸成為常態(tài)。“聚沙成塔，國家實力不斷增強，對基礎研究不斷重視，讓以前不可能的事情成為現(xiàn)實，也讓科學家有機會實現(xiàn)更偉大的夢想。”常進說。