可能是暗物质存在的证据:“悟空”究竟“看”到了啥?( 五 )


所以 , 总结一下:“悟空”是世界上第一次在空间观测TeV上的波段 , 这就相当于打开了宇宙观测的新窗口 , 因为不同的波段反映了不同的物理构成 。
打个比方 , 你用眼睛去看普通相机拍出来的照片 , 是一个样子;你到医院照X光 , 看到的是另外一幅图像;用微波照 , 又是另外一幅图像 。 不同的图像反映了不同的物理构成 , 都是你 , 但反映了你不同的情况 。
所以 , 打开了新的观测窗口以后 , 我们能够看到新的物理现象 。 而且 , 打开窗口不光是要看 , 还要看得清、测得准 。 刚刚提到 , 我们的卫星有世界上效率最高、本底最低的探测器 , 这样证明我们看得清;实现电荷测量、能量测量、方向测量的指标 , 基本能够达到了国际最领先的水平了 , 这表明我们测得准 。
“悟空”在宇宙中 , 都“看”到了什么?
到目前为止 , 我们在天将近两年 , 全天扫描了4次 , 获得了超过35亿的高能粒子 。

可能是暗物质存在的证据:“悟空”究竟“看”到了啥?



上面右图的横坐标是时间 , 纵坐标是粒子数目 , 每天在稳定地增长 , 如果有一天仪器出了问题 , 它就不是一条直线 , 它就要掉下来 , 所以这个直线你看稳定在那 , 就证明我们在天上没有浪费一分钟 , 所有的时间都在正常地工作 。
可能是暗物质存在的证据:“悟空”究竟“看”到了啥?



5TeV的高能电子
这是我们在天上看到的一个5TeV的高能电子 , 也是人们在天上第一次直接看到这么高能量的高能电子 。
那么 , “悟空”号究竟“看”到了什么呢?
这一次发表的结果是基于530天的数据 , 从28亿个高能粒子里面选出了150万个高能电子 , 它观测的能段从25个GeV到5个TeV 。
可能是暗物质存在的证据:“悟空”究竟“看”到了啥?



悟空号的电子宇宙射线能谱
首先 , “悟空”号的能量测量范围比世界上其他的空间项目显著提高 , 开辟了宇宙观测新窗口 。 AMS-02(阿尔法磁谱仪)是不到1个TeV , 费米大概在2个TeV以下 , 但是我们接近5个TeV , 这个窗口的延伸对科学特别重要 。
可能是暗物质存在的证据:“悟空”究竟“看”到了啥?



“悟空”卫星工作530天得到的高精度宇宙射线电子能谱(红色数据点) , 以及和美国费米卫星测量结果(蓝点)、丁肇中先生领导的阿尔法磁谱仪的测量结果(绿点)的比较 。
第二个是测量到TeV电子的纯净度最高 , 也就是看得清 , 能谱的准确性最高 。 所以我们说“悟空获得了世界上精度最高的宇宙高能电子能谱” , 它的本底最低 , 系统误差最小 。
它在物理上首次直接测量到了能谱在1TeV处的拐折 , 因为通过十多年的观测 , 在1TeV以下发现了宇宙高能电子的异常 , 有个超出情况 。 这个超出究竟是来自于暗物质还是特殊的天体物理构成 , 到现在为止还不是很清楚 , 只有把这个拐折测出来往下“掉” , 才能判断它的物理源 。 我们测出了这个“掉” , 澄清了TeV电子的能谱行为 , 为判断TeV以下的高能电子宇宙射线是否来自于暗物质湮灭提供了关键性的数据 。
就是说 , 以前国际上花了那么多钱 , 数百亿下去 , 看到了异常 , 这些异常是什么东西呢 , 这次通过我们这个数据基本能够判定清楚 。
科学观察有一个特殊性 , 本来就要做A , 但往往发现的是B , “种瓜得豆”在科学上是常有的事情 。
我们在高能段发现了一个令人瞩目的现象 , 就是这一个点 , 流量突然上去又下来了 , 这个点是我们没有预见到的 , 它用现有的物理知识还没办法解释 。

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