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“悟空”发现电子能谱新结构,超出理论预期

2017-11-30 09:17:34    澎湃新闻  参与评论()人

对此,暗物质卫星首席科学家、紫金山天文台副台长常进的回答很严谨:只能说,我们找到了一些迹象,还没有百分百的“发现”。目前,“悟空”的健康状态满分,还在源源不断地收集数据。只有排除所有的其他可能,才能称得上“发现”。

不过,理论物理学家们已经对新的迹象感到兴奋。中国科学院大学常务副校长吴岳良院士解读道,在现有的理论机制下,天文物理并不能提供合适的解释。如果更多的数据证实了这个迹象,那么“悟空”很可能发现了一个标准模型以外的新粒子。

中国科学院院长白春礼甚至给可能的新粒子准备了一个名字:CAS,即中国科学院的英文名缩写。“如果新粒子是暗物质,是重大的突破;如果它不是暗物质,也是很重要的发现。因为它甚至不像暗物质那样被理论预测过。”白春礼说道。

常进预期,等到明年的时候,更多的数据可能给我们带来更明朗的答案。

意料中的拐折

“悟空”的“火眼金睛”,本质上其实是高能量分辨、高空间分辨、高统计量、低本底的高能粒子望远镜。它尤其关注三种与暗物质有关的特征信号:伽玛谱线、晕状分布伽玛射线和奇异电子能谱结构。宇宙中的天体物理源,如脉冲星和超新星遗迹,都能产生高能电子。物理学家们猜测,暗物质虽然“看不见”,不参与电磁作用,但暗物质粒子可能会像普通粒子一样湮没为正负电子对,或者衰变为其他普通粒子。人类不能直接“看见”暗物质,却可以间接“看见”这些粒子。

为此,科学家们开始关注电子宇宙线能谱,即宇宙中不同能量的电子的数目情况。按照预期,能谱应该平缓下降,即能量越高的电子越少。探测数据发现,能谱却存在异常:没有按照预期的规律下降,而在接近1TeV(万亿电子伏特)出呈现更加快速的下降。

如果这种异常来自暗物质湮灭,那能谱在上升到一定位置,即暗物质粒子质量后,会出现一个陡峭的截断。天体物理源同样会造成能谱上的拐折,却是比较平缓的变化。

以往的探测设备的探测能段没有覆盖1TeV以上的区域。2005,常进在中美合作的南极气球实验上发现了拐折的迹象。只是,测量的精度不高,系统误差较大,没有得到广泛的认可。

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