清华大学“新世界·新视野”天文公众系列讲座第十七讲举行

 

2017年3月4日晚,清华大学“新世界·新视野”天文公众系列讲座第十七讲——《暗物质探测卫星“悟空”》在清华大学大礼堂举行。本次讲座由中科院紫金山天文台副台长、暗物质探测卫星“悟空”首席科学家常进主讲。本次讲座吸引了众多校内外师生和天文爱好者前来参加。讲座同时开通线上直播,为场外8900余位观众提供了接触天文前沿科普讲座的平台。

 

常进研究员在做报告

 

主讲人首先介绍了天文观测数据显示宇宙中存在大量的无法通过常规观测手段观测到的“暗物质”,它们不发光,无法被“看见”,却参与万有引力相互作用。目前标准模型中的所有粒子均不符合现有观测数据,因此对暗物质粒子的探测没有理论指导,只能“摸着石头过河”。

随后主讲人介绍了当前探测暗物质的三种主要方式。一、粒子对撞机中的碰撞能量可能被暗物质粒子带走,从而造成可观测的效应,但目前鲜有成果。二、暗物质粒子与物质粒子碰撞产生次级辐射,通过探测次级辐射来探测暗物质粒子,但此方法需要将本底噪声(大量存在的宇宙线)降至极低的水平,才能观测到暗物质粒子产生的微弱效应。因此,通过此种方式探测暗物质粒子的实验室只能建在极深的地下。我国的锦屏山实验室(世界最深)便是用此种方式探测暗物质粒子的。三、空间间接探测:暗物质衰变或湮灭产生γ射线,通过探测γ射线来间接检测暗物质的存在。

暗物质探测卫星“悟空”之名继承了中国人造卫星一贯“以神话人物命名”的传统,又暗含其“从虚空中寻找新粒子”的使命。“悟空”于2015年12月17日在酒泉卫星发射中心由长征二号丁运载火箭发射升空,有效载荷1410千克。“悟空”采用了新的空间探测方法:通过观测暗物质粒子会导致的γ射线球状分布、高能电子能谱截断等效应,探测暗物质粒子的存在。

本质上讲,“悟空”是一台望远镜,只不过它观测的不是可见光,而是γ射线、高能电子等。它会测量这些粒子的能量、方向、电荷,而且对此三个物理量的测量精度都达到了全球最高水平。身怀如此大量的高新技术,“悟空”的研制过程也充满了艰辛。光是光电倍增管的电路设计就经过了30个版本。悟空在上世纪便有计划,经过了近20年的努力,终于“修成正果”。2015年12月24日,悟空发回第一批数据。发射后,航天局对“悟空”进行在轨测试,给出了罕见的整星指标100分的评价,这对如此一颗迈出了如此一大步的科学卫星实属不易。截至2017年2月,“悟空”传回的TeV以上观测记录已经超过之前所有卫星的总和。我们期待“悟空”5月份的成果发布将会给暗物质探测带来激动人心的发现。

 

听众在现场与报告人进行热烈讨论

 

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