打开宇宙新窗口，看到从未见过的风景

图为世界上各类高能宇宙线探测器发现的数据，蓝色代表美国费米伽马暴探测器获得的数据，绿色是阿尔法磁谱仪(AMS02)的数据，红色则是“悟空”(DAMPE)所获得的数据———在超过1TeV的能量区域，“悟空”是目前世界上唯一有能力进行高精度观测的探测器。(“悟空”团队供图)

■本报首席记者　许琦敏

科学探索中，在最重要的新发现出现之前，能听到最激动人心的一句话，不是“我找到了”，而是“嗯……这挺奇怪”。

十几年前，在一次分析南极气球天文实验的中美联测数据时，一条奇特的高能粒子流强曲线，让这句话跳进了中科院紫金山天文台常进研究员的脑海中。

经过十几年努力，作为暗物质卫星项目首席科学家，他终于从上天近两年的我国首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”传回的数据中，收获到了一条更激动人心的曲线———在1.4TeV(万亿电子伏特)的超高能量处，电子数量突然出现了增加，而更高能段又迅速减少。至今没有一个理论可以对此作出解释。

这到底意味着什么？今天发表在英国《自然》杂志上的论文，使用了“悟空”自2015年12月17日发射升空后，截至今年6月共530天的观测数据，从280亿高能宇宙射线数据中筛选出150万25GeV(十亿电子伏特)以上的高能电子，获得了国际上对电子能谱的最精确测量。

“我们发现的新结构目前置信度还不太够，还需要累积更多证据，才能正式宣布确认。”常进说，不过，目前的结果已足以激动人心。

看到了丁肇中想看却没能看到的那一段

不久前，中国科学院院长白春礼在瑞士日内瓦见到丁肇中先生，将“悟空”的最新发现告诉了这位受到世界尊敬的物理学家。丁肇中说，由于技术能力的限制，阿尔法磁谱仪(AMS02)对1TeV以上的宇宙高能粒子观测能力有限，很高兴“悟空”做到了。

AMS02耗资20亿美元，被称为人类历史上最昂贵的科学实验之一。而“悟空”耗资仅1亿多美元。新闻发布会上，中国科学院国家空间科学中心主任吴季表示了一长串的感谢———

感谢中国科学院上海硅酸盐研究所的师傅们，拉出世界上最长的BGO晶体，使“悟空”拥有全世界单元探测面积最大的高能粒子探测器，使我们更有可能赶在外国同行之前发现暗物质；

感谢中国科技大学，中国科学院高能物理研究所、近代物理研究所，承担了量能器、硅探测器、塑闪阵列探测器等核心器件的研制，并在短短两年内完成了ISO9000质量认证；

感谢中国科学院微小卫星创新研究院，设计出了一个围绕载荷的全新卫星总体方案，仅增加了400千克，就实现了完整的卫星功能，节省了大量科研经费……

常进说，正是因为有了各路科学家的通力合作，“悟空”才有了世界最高的能量测量精度和高达10TeV的能量观测范围，由此打开了观测宇宙的一扇新窗户，为人类获取到了前所未见的高能电子宇宙线能谱。

“最大的挑战是粒子的鉴别。”常进说，越是高能的粒子，在宇宙中越是稀少，要将它们准确无误地从大量粒子中挑选出来，就好比在上海这样拥有两三千万人口的城市中，精准地辨认并找出20多个人，“我们有世界上最好的BGO晶体，所以本底水平非常低，由此获得了世界上纯净度最高的数据。”

观测的能量范围大，则是另一个挑战。从GeV到10TeV，要求单个探测器的动态范围达到100万倍。这相当于要让一双眼睛，在看清姚明这么高大的运动员的同时，还要能看清他身上的一个血液细胞。这个难题困扰了常进十年之久。“多亏了中国科技大学一位退休老教授，在两年内设计了30多个版本，终于制成了这块国际领先水平的电路板。”常进说，现在这块电路板已经在地面的加速器等装置中大量使用。

如果不是暗物质粒子，也会很具颠覆性

科学家推测，如果宇宙中不存在暗物质，就不可能维持现有的宇宙平衡。这些看不见、摸不着的暗物质、暗能量，占到宇宙总质量的95%。

我们无法直接探测到暗物质，却可以通过它发生湮灭时释放出的高能粒子，间接证实它的存在。这是当今世界物理探索的最前沿。

根据现有的暗物质模型，如果存在暗物质湮灭，那么电子的反物质———正电子的流强和比例，将会在某个能量处出现一个明显的转折。从AMS02的测量结果来看，这个转折可能出现在1TeV的周围。

在南极的那次实验中，这个似有似无的转折，就这样挑动了常进的心弦。2005年，他把吴季拉进办公室，激动地说：“让我造一个更大的仪器，放到太空，我一定能断定它是不是暗物质湮灭产生的能量粒子!”

十年后，当“悟空”从天上源源不断地把数据传回地面，整个团队都进入了夜以继日的工作中。终于，常进看清了这条令他魂牵梦萦的曲线。

“悟空”获得的数据在低能范围内，所得到的结果与AMS02得到了很好的印证。“在0.9TeV处，我们真的看到了这个转折。”暗物质卫星科学应用系统副总设计师、中国科学院紫金山天文台研究员范一中说，这将有助于我们论证低能区的电子来自于暗物质的可能性及其比例。

不过，更奇特的是，在1.4TeV能量处，电子的流强又突然增大了，在能谱上形成一个“尖峰”。这就没有任何一个现有模型可以解释了。

理论物理学家、中国科学院院士吴岳良说：“这发现究竟有多震撼，我们现在还不知道。”如果是暗物质粒子，经过数据积累加以确认，那将是另一个引力波级别的惊天发现；如果不是暗物质粒子，那这个不属于标准模型之外的粒子，又将如何颠覆人类对世界的认识？　这恐怕比确认暗物质粒子，更具颠覆性!

英国《自然》科研中国区科学总监印格致将这一发现，与杨振宁、李政道、吴健雄等著名科学家60年前为高能物理作出的重要贡献相提并论，并表达了对于“悟空”团队科研品位与追求的极大赞赏———“对艺术的热爱和对科学研究的推崇，是一个国家荣誉的来源”“解答宇宙中最艰深的问题，不仅使我们成为伟大的诗人，也会对宇宙产生直接和积极的影响。”