（科技）紫台空间高能电子观测取得重大突破不明来历高能电子可能

1、（科技）紫台空间高能电子观测取得重大突破不明来历高能电子可能是暗物质粒子湮灭证据新华社南京月日电（记者蔡玉高）利用美国南极长周期气球项目（ATIC），经过年观测研究，中科院紫金山天文台研究人员与外国同行合作发现高能电子流量在3000-8000亿电子伏特能量区间，远远超出目前宇宙高能电子理论预计，而这些不明来历的高能电子可能是暗物质粒子湮灭的证据。日出版的Nature杂志发表了紫金山天文台研究员常进与美国、俄罗斯、德国等国科学家在高能电子观测方面取得的重大研究成果宇宙电子在3000-8000亿电子伏特能量区间发现“超”（An excess of cosmic ray electrons at e

2、nergies of 300-800GeV）。如果这一成果被进一步证实，这可能会是人类第一次发现暗物质粒子湮灭的证据，将是现代物理学的重大突破。论文第一作者、紫金山天文台常进研究员介绍，最新的天文观测表明，宇宙的组成包括普通物质、暗物质和暗能量，其中普通物质仅占左右，而暗物质则占了大约。尽管从上世纪年代开始，天文大尺度观测实验多次间接验证了暗物质的存在，但物理上直接的观测证据到现在还没有找到，人类直到现在还没有弄清楚暗物质的物理本质。暗物质研究是目前的科学前沿。美国的ATIC（Advanced Thin Ionization Calorimeter：先进薄电离量能器）项目科学目标是在空间观测高

3、能宇宙线。年常进提出可对其探测设备进行一定程度的改进，该探测器将可以同时观测高能电子和伽玛射线。经过年的研究，年，重达2吨的ATIC探测器在南极升空观测，这是世界上首次对高能电子进行高分辨观测。常进介绍，以往学界普遍认为高能电子来源于超新星遗迹，并建立了太阳系高能电子流量模型。但ATIC第一次观测结果表明，高能电子流量在3000-8000亿电子伏特能量区间远远超出了模型预计流量。这就意味着宇宙高能电子还有别的“起源”。为了进一步证实研究结果，此后的年间，常进与他的合作者在不断改进设备和观测方法的基础上，又在南极进行了次观测（其中次因气球漏气失败），结果均与第一次观测结果吻合。尤其是去年底到今年

4、初的成功观测让研究人员对自己的观测结果确信无疑。这些“超出”的高能电子究竟来源于何处？常进表示，这有多种可能，但其能谱流量与目前暗物质理论预言的粒子模型吻合，所得到的低能参数也与欧洲与俄罗斯耗费数亿美元研制的、专门用于寻找暗物质粒子湮灭证据的磁谱仪探测器PAMELA所得到的结果吻合。这就表明这些不明来源的高能电子将有可能是暗物质粒子湮灭时所产生的。“当然这些还待进一步观测研究”常进说，一旦被证实的话，那就意味人类首次发现了暗物质存在的形式，这将是现代天体物理学的重大突破，意义不言而喻。常进表示，当然目前高能电子的观测精度还可以进一步提高，并不排除这些不明来历的高能电子来自于太阳系附近的“特殊天

5、体”。即使这样，这也是人类第一次直接观测到来自于“特殊天体”的高能电子，对解决宇宙线起源这一重大课题意义显著。据了解，目前，常进等人的研究成果已经在国际学界引起了震动。以严谨著称的Nature经过多轮的考察，接受了常进的论文，并以介绍论文第一作者的形式对常进进行了专访，刊登在同期刊物上。（完）（特稿·特别关注）人类将可能首次发现暗物质粒子湮灭证据紫金山天文台空间高能电子观测取得重大突破新华社记者蔡玉高新华社南京月日专电题：人类可能将首次发现暗物质粒子湮灭证据紫金山天文台空间高能电子观测取得重大突破日出版的Nature杂志发表了我国天文学家、中科院紫金山天文台研究员常进与国外同行合作的

6、研究成果宇宙电子在3000-8000亿电子伏特能量区间发现“超”（An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800GeV）。该成果可能是人类第一次发现暗物质粒子湮灭的证据。（小标题）“世纪之谜”待解在现代天文学界和物理学界，有一个被科学家称为“世纪之谜”的问题待解，它也是困扰现代物理学发展的一个重大难题，这便是暗物质，暗物质的本质到现在还不清楚。年，天文学家弗里兹·扎维奇发现，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，然而星系的运行速度却远远超出万有引力公式计算出的结果，这也就是说，除了人类已知的星系团核心物质对该星系的引力

7、外，还有其它引力的存在。这表明，在人类已知的宇宙物质之外，还有一种物质存在。此后多年的研究、分析均表明，这一至今未被人们观测到的物质即“暗物质”肯定在宇宙中存在，而且其在宇宙中所占的份额远远超过目前人类可以看到的物质。分析证实了这一点。紫台空间天文实验室主任常进介绍，最新天文观测表明，宇宙中最重要的成分是暗物质和暗能量，暗物质占宇宙的，暗能量占，而我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的。宇宙“暗”的一面，主宰了整个宇宙。常进表示，尽管多年来的天文大尺度观测结果间接验证了暗物质的存在，但物理上直接的观测证据到现在还没有找到。也就是说，直到目前为止人类还不知道暗物质究竟以怎样的形式存在，它们或许

8、是以粒子的形式存在，或许又以别的人类未知的形式存在暗物质粒子探测意义重大，目前已成为国际上空间探测的热点。欧洲与俄罗斯耗费数亿美元，联合研制了磁谱仪探测器PAMELA。该探测器希望通过观测正电子寻找暗物质粒子湮灭的证据。“一旦发现其存在的形式，那将是现代物理学的重大突破，人类的天文、物理教科书也将随之改变。”常进说。（小标题）十年“磨剑”发现不明来源高能电子国际上高分辨观测宇宙高能电子能谱一直是空白，常用的空间磁谱仪方法技术复杂，价格昂贵。紫金山天文台空间天文试验室一直在探索寻求一种简单有效的观测高能电子的方法。美国南极长周期气球项目“ATIC” （Advanced Thin Ionizati

9、on Calorimeter：先进薄电离量能器）项目本来的主要科学目标是观测高能宇宙线，电子和伽玛射线不在其列。年，常进与 “ATIC”接触，提出用ATIC的设备观测高能电子和伽玛射线。经过多次沟通，常进的建议被ATIC接受。年底至年初，经过改造后的ATIC观测设备在南极升空观测高能电子。常进介绍，首次观测非常成功，他们获得了大量高能电子的数据。但经过计算和研究后发现，他们所观测到的高能电子的流量与目前学界已掌握的情况有较大差异。据了解，以往学界普遍认为太阳系附近的高能电子主要来源于超新星遗迹，并建立了太阳系高能电子流量模型。可他们获得的高能电子的流量却远远超出了模型预计的流量。这意味着高能电

10、子还存在别的“起源”。不明来源的高能电子究竟来自于何处？常进告诉记者，这有很多种可能，不过经过分析后，他们发现观测结果与目前暗物质理论模型相吻合。这就表明这些不明来源的高能粒子将有可能是暗物质粒子湮灭时所产生的。这样的研究结果让研究团组非常激动，但课题组认为还需要对这一结果进行多次观测验证。此后的7年中，常进与合作者又在南极进行了次观测（其中次因气球漏气失败）。这样，加上此前的观测，他们共观测到了30多万个宇宙线粒子，经过层层筛选，他们找到了个高能电子。在翔实的数据面前，研究人员在说服自己的同时，也得到了业内人士的认可。今年月，常进与合作者将他们的研究论文向Nature投稿。以严谨著称的Nat

11、ure经过多轮的考察，接受了常进的论文，并以介绍论文第一作者的形式对常进进行了专访，刊登在同期刊物上。（小标题）研究成果引起震动，或将发现暗物质粒子湮灭证据记者了解到，在论文发表前，常进的研究成果已经在国外科学界引起了震动。而随着Nature相关文章和评论的刊出，这一成果将引起越来越多人的关注。瑞典斯德哥尔摩大学教授、暗物质理论专家Lars Bergstrom在接受Science记者采访时表示，ATIC数据与Pamela在不久前公布数据吻合很好，从ATIC测量结果看，目前的探测结果更像暗物质粒子湮灭。英国爱丁堡大学教授泰勒则表示，即使最后证明该超不是暗物质产生的，ATIC观测对解决宇宙线起源这一未解之谜意义重大。“当然这些还待进一步观测研究去检验，”常进说，一旦被证实的话，那就意味人类首次发现了暗物质存在的形式，这将是现代天体物理学的重大突破，意义不言而喻。常