科學家詳解如何找暗物質

    中國十七日把暗物質粒子探測衛星“悟空”成功送入太空，這是人類在探索宇宙核心秘密進程中邁出的又一重要步伐。發射前，暗物質衛星首席科學家、紫金山天文台副台長常進在酒泉衛星發射中心接受了專訪，詳細解答了如何到太空探測暗物質以及暗物質衛星的相關問題。

    還不知長甚麼樣

    記者問及我們現在發射暗物質衛星，是為了進一步證明暗物質的存在還是要弄清它的性質？

    常進：弄清它的性質。我們知道那裏有些不發光的物質，但是這些不發光的物質到底是甚麼，到現在為止我們還不清楚。包括地球附近也有大量暗物質。

    記者：暗物質究竟是怎麼產生的？為甚麼會有暗物質？

    常進：產生於宇宙大爆炸，為甚麼會有暗物質還不清楚。為甚麼暗物質探測這麼熱？就是現有基本的物理知識無法解釋暗物質。一旦找到暗物質，將會帶來物理學的革命性突破。

    記者：經過這麼多年的研究，為何還是沒有探測到暗物質的明確證據？

    常進：是因為理論上，我們根本就沒弄清楚它究竟是甚麼東西。如果理論上知道它是一個甚麼東西，我們就能很容易把它找到。通俗地講，我們去找一個人，只知道這個人可能存在，但是這個人穿甚麼衣服，長甚麼樣子，我們根本不清楚，只能通過排除法，或者說一步一步篩選，從一些可疑的跡象篩選。

    記者：科學家在尋找暗物質的過程中已經排除了一些候選者。我們的衛星要找的是否就是最多人研究的弱相互作用大品質粒子？

    常進：我們的衛星可以尋找弱相互作用大品質粒子。暗物質的模型太多了，但是一個討論最為廣泛的模型是弱相互作用大品質粒子(WIMP)，在許多新物理模型中可以自然地引入這樣的粒子。但是暗物質究竟是不是這樣的粒子還不清楚。現在有關暗物質最主要的問題還沒有弄清楚。

    由兒子認識爸爸

    記者：你們是到太空去尋找暗物質粒子湮滅或衰變的產物，有人把這樣的產物比喻成暗物質的兒子，那麼認識一個人的兒子就能反推出他爸爸的性質嗎？

    常進：從兒子可以得到他爸爸的一些性質，不可能得到他爸爸的全部性質，只能一步步推，基本上可以得到他的性質，因為有基因。如果能夠觀測到暗物質湮滅或衰變的產物，那麼暗物質的品質和其他一些物理性質，以及在空間的分佈等信息都可以得到。

    記者：如果你們觀測到的是暗物質粒子湮滅或衰變後的產物，它就變成了普通物質粒子，是不是普通物質都是由暗物質變來的呢？

    常進：現有一些科學家從事這方面研究。一般認為普通物質和暗物質都是在宇宙大爆炸中同時產生的。因為暗物質的反應率這麼低，可以很自然地估計現有的物質不可能全部是暗物質產生的。

    探測器組合使用

    記者：我們的暗物質衛星怎麼能夠排除其他天體的干擾呢？

    常進：第一是提高能量分辨和空間分辨的本領。第二要降低本底，就是把觀測到的信號，與大量的宇宙射線區別開來，降低宇宙射線背景。第三就是提高靈敏度。降低背景，提高分辨率，還有就是把探測器做得足夠大，都是提高靈敏度的方法。這三個物理指標比別人的高，就證明我們的探測器比人家先進。現在我們在能量分辨方面領先，還有就是我們的探測器達到了世界上同類設備的最高能段。

    記者：暗物質衛星有四個探測器，請通俗地介紹一下這四個探測器的作用？

    常進：通俗地解釋，就是我們這個探測器最主要能夠測高能粒子的能量、方向和電荷，以及具備鑒別粒子的本領，這是我們當初建造這個探測器的初衷。我們設計的探測器從頂部到底部都是圍繞這三個物理量和粒子鑒別去設計的。四個探測器組合在一起使用，找暗物質需要各方面的信息。

    打開新窗迎陽光

    記者：您對於這次發射的暗物質衛星的期待是甚麼？

    常進：我現在期待它工作正常就行了。只要衛星工作正常，就為我們打開了一扇新的窗口，陽光就會照進這個窗口來。儘管暗物質粒子探測器最主要的目標是去找暗物質，但是這個探測器本身就是一個望遠鏡，一旦打開這扇新的窗戶，必然有好多新奇的現象。

    記者：究竟觀測到了甚麼就表明是暗物質？

    常進：我們會發佈對伽馬射線、宇宙射線的高精度測量結果。實際上，伽馬射線譜線，高能電子的能譜，高能正電子的能譜，伽馬射線空間的分佈等都可以用來研究暗物質。

    記者：您認為還要多長時間才能發現暗物質？

    常進：我認為要確定性地發現暗物質需要全世界相關科學家的共同努力，準確時間難以預計。