暗物质卫星是什么
2024-09-23 虎思国学网 阅读 639
暗物质粒子探测卫星是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星之一，是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。
是一个空间望远镜，它可以探测高能伽马射线、电子和宇宙射线。它由一个塑料闪烁探测器、硅微条、钨板、电磁量能器和中子探测器组成。DAMPE的主要科学目标是以更高的能量和更好的分辨率来测量宇宙射线中正负电子之比，以找出可能的暗物质信号。它也有很大潜力来加深人类对于高能宇宙射线的起源和传播机制的理解，也有可能在高能γ射线天文方面有新发现。
“悟空”是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星，超过国际上所有同类探测器。它将在太空中开展高能电子及高能伽马射线探测任务，探寻暗物质存在的证据，研究暗物质特性与空间分布规律。
什么是高能宇宙射线
指的是来自宇宙中具有相当大能量的带电粒子流，1912年由德国科学家韦克多?汉斯发现。他制作了一个电离室，用于测量空气中的电离度（空气中的带电粒子数量）。
同时期也有其他的科学家制作电离室，汉斯的创新之处在于，他将电离室放在热气球上，这样在放飞前，能测量出地面的电离度，放飞后，能测量出不同海拔高度的电离度。而汉斯的测量结果显示：海拔越高，电离度越大。
这说明带电粒子并不是地球产生的，否则不会越远离地面，电离度越高。也就是说，宇宙空间会产生带电粒子，再打到地球上。
宇宙线产生后，在银河系传播的过程中，有一定的几率逃脱银河系，跑到宇宙空间去，这样宇宙线的能量就会越来越低。但实际上宇宙线的能量是比较稳定的。这是因为宇宙线有源头，宇宙线的源头一般认为是超新星的爆发。当超新星爆炸的时候，会将自身的高能量粒子，例如氢核、氦核，以非常高的速度抛射到星系空间中。
为什么测量高能宇宙射线有可能发现暗物质
宇宙线的源头一般认为是超新星爆发，而如果暗物质存在的话，暗物质湮灭的时候产生的宇宙线，就成为了宇宙线的额外来源，这时候探测到的宇宙线会不同于标准模型，多出来的一部分可能来源于暗物质湮灭或者衰变，对这多出的一部分进行探测，就是暗物质的间接探测。
由诺贝尔物理学奖获得者丁肇中主持的AMS项目中的暗物质粒子探测卫星AMS-2，就是应用的这一原理。我国的暗物质粒子探测卫星也是一个宇宙线探测器，就是应用这类机制来探测暗物质。
暗物质卫星“悟空”发布第三批科学成果
基于四年半的在轨观测数据，“悟空”绘出迄今最精确的高能氦原子核宇宙射线能谱，并观察到能谱新结构。这一发现可能预示存在一处未知的宇宙射线源。这也是“悟空”继精确测量电子能谱、绘制高能质子宇宙射线能谱后，第三次发布重要科学成果，标志我国在空间高能粒子探测方面已跻身世界最前列。
此次，“悟空”实现了对0.07—80TeV能段（1TeV=1万亿电子伏特）宇宙射线氦原子核能谱的精确测量。在前四年半的工作时间中，“悟空”共收集到约1750万个高能氦原子核数据。据此，科研团队绘制出精确的高能氦核宇宙射线能谱。该能谱清晰展示出氦核流量先上升、后下降的“拐折”结构，其中后半段的下降结构，系“悟空”首次发现。
暗物质卫星首席科学家、中国科学院院士常进介绍，对比“悟空”已经绘制出的高精度质子、氦核宇宙射线能谱，科研团队发现了非常有意思的现象。“在高能能段，氦核和质子能谱表现出非常类似的‘行为’，这说明它们很可能拥有共同的起源，而我们的研究正一步步逼近这个神秘的宇宙射线源头。”
“宇宙射线源相当于一个天然的超级粒子加速器，我们的地球有可能正好毗邻某个宇宙射线源。如果后续研究进一步深入，人类有望直接定位这一宇宙射线源。”
卫星探测器状态至今保持良好，高能电子、各种宇宙射线粒子等关键数据仍在不断积累中。随着数据的进一步积累，“悟空”有望取得更多成果，为最终揭开暗物质的奥秘和高能宇宙射线的起源加速之谜，做出重要贡献。
意义
人类赖以生存的地球每时每刻都经受着外太空高能粒子的轰击，这些粒子统称为宇宙射线，它们携带着多种天体物理过程的关键信息。质子和氦原子核是宇宙射线中丰度最高的两种粒子，约占总量的99%。搞清这两种粒子的能谱分布，将为宇宙射线物理研究提供关键依据。