(節(jié)選)
暗物質(zhì)及暗能量研究是當(dāng)前科學(xué)前沿領(lǐng)域。中國科學(xué)院紫金山天文臺常進(jìn)研究員在《2009科學(xué)發(fā)展報告》上發(fā)表了題為“暗物質(zhì)粒子空間探測新進(jìn)展”的文章,回顧了2008年紫金山天文臺在尋找暗物質(zhì)粒子方面取得的重大進(jìn)展。
文章介紹到,暗物質(zhì)粒子本身無法被直接探測,但可以通過探測其衰變或相互作用后產(chǎn)生的穩(wěn)定粒子來發(fā)現(xiàn)其痕跡。從1998年開始,紫金山天文臺就開始研究通過空間觀測高能電子和伽瑪射線來尋找暗物質(zhì)粒子。由于宇宙線本底遠(yuǎn)高于高能電子和伽瑪射線,如何將高能電子和伽瑪射線從宇宙射線中區(qū)分開就成了一個關(guān)鍵問題。紫金山天文臺研究人員利用美國南極長周期氣球項目“先進(jìn)薄磁譜儀ATIC”發(fā)展出了一種簡單方法,從而可以通過普通的宇宙線探測器觀測高能電子和伽瑪射線。該方法糾正了此前觀測高能電子和伽瑪射線必須通過大型探測器的傳統(tǒng)觀點(diǎn),從而大大節(jié)省了探測器重量。此方法的有效性業(yè)已在歐洲核子中心加速器上得到了驗證。
從2000年開始ATIC探測器在南極進(jìn)行了三次觀測,發(fā)現(xiàn)在300-800GeV能量區(qū)間的高能宇宙電子能譜比理論模型高出數(shù)倍。研究表明,這種“超”很可能是人類第一次發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子湮滅的跡象,其觀測結(jié)果與暗物質(zhì)理論語言的Kaluza-Klein粒子模型吻合得很好。一旦該結(jié)果正確,則不僅解決了暗物質(zhì)是什么,還暗示著宇宙存在額外維,這將可能帶來物理學(xué)領(lǐng)域的重大突破。該研究成果自從在《自然》雜志發(fā)表以后,得到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注,并入選了美國物理協(xié)會和歐洲物理協(xié)會各自評選的2008年度世界物理學(xué)領(lǐng)域重大研究進(jìn)展。(摘自中國科學(xué)院“科學(xué)發(fā)展報告”課題組撰寫的《2009科學(xué)發(fā)展報告》)
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