北京時間11月30日凌晨2時，暗物質粒子探測衛星“悟空”的首篇論文成果在頂級學術期刊《自然》上在線發表。基於在軌運行的前530天收集的28億高能宇宙射線，“悟空”科研團隊成功獲取了目前國際上精度最高的電子宇宙射線探測結果。
值得一提的是，暗物質衛星首席科學家、紫金山天文臺副臺長常進在發佈會上介紹到，數據初步顯示，約1.4TeV（萬億電子伏特）處發現了異常的能譜精細結構，可能是新粒子存在的證據，也可能來自於某種天體物理現象。
一旦該精細結構被後續數據確認，將是粒子物理或天體物理領域的突破性發現。
“經濟適用型”的“火眼金睛”
“悟空”將在下個月迎來發射2週年紀念日。“悟空”衛星是中國科學院空間科學戰略先導專項的首發星，也是中國首顆天文衛星。取名“悟空”，衛星被寄予了通過“火眼金睛”探測宇宙暗物質的使命。
佔據宇宙95%密度的暗物質與暗能量雖不可見，但科學家們推測，暗物質粒子湮滅和衰變後，可能會產生看得見的普通高能粒子。只是這些粒子的信號十分微弱，容易被宇宙射線背景信號淹沒，因此，“悟空”的“火眼金睛”，本質上就是高能量分辨、高空間分辨、高統計量、低本底的高能粒子望遠鏡。“悟空”探測器具體包括塑閃陣列探測器、硅徑跡探測器、BGO量能器和中子探測器4個載荷。
常進最早在1998年提出了分辨粒子種類的新探測技術，能實現對高能電子、伽瑪射線的“經濟適用型”觀測，尤其適合尋找暗物質粒子湮滅過程產生的一些非常尖銳的能譜信號。所謂能譜，就是電子數目隨能量的變化情況。
精度最高的電子能譜
爲了尋找暗物質，“悟空”特別關注的特徵性信號有三種：伽瑪譜線、暈狀分佈伽瑪射線和奇異電子能譜結構。它平均每秒，就能捕獲60個高能粒子。
常進介紹道，“悟空”在軌運行的前530天採集了約28億高能宇宙射線，其中包含約150萬25GeV以上的電子，基於這些數據“悟空”給出了目前國際上精度最高的電子宇宙射線探測結果。
比起國外的空間探測設備，如美國費米衛星和丁肇中先生領導的阿爾法磁譜儀，“悟空”衛星的電子宇宙射線的能量測量範圍有顯著提高。
其次，“悟空”測量到的萬億電子伏特級別的電子“純淨”程度最高，也就是其中混入的質子數量最少。
最後，“悟空”衛星首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在約1TeV處的拐折，該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，其精確的下降行爲對於判定部分（能量低於1TeV）電子宇宙射線是否來自於暗物質起着關鍵性作用。
異常的尖銳能譜
更加驚喜的是，在1.4TeV處，“悟空”的數據裏呈現出一個尖銳結構，這是之前所有人都未曾預測到的。
中國科學院大學常務副校長吳嶽良院士解讀認爲，除非有新的機制，否則天體物理將不能給尖銳能譜提供合適的選項。也就是說，尖銳能譜可能給暗物質的存在提供了新的證據。在1.4TeV處呈現出一個尖銳結構
暗物質衛星科學應用系統副總師、紫金山天文臺研究員範一中說道，“悟空”仍需要更多的時間，來排除數據波動的影響。這個異常如果最後得到確認，留給理論物理學家的選擇並不多：這是一種能量非常高的粒子，速度只比光速慢十萬億分之一，且距離地球很近。
常進說道，目前，“悟空”運行狀態良好，可以打滿分，正在持續收集數據。他希望，在明年年底的時候，能夠對此有更明朗的判斷。
