科学家为“悟空”调制出能测量宇宙高能粒子的精确“尺子”

在中国科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”升空约一个月后，科学家们正在加紧为“悟空”调制出能测量宇宙高能粒子的精确“尺子”。2015年12月17日在甘肃酒泉卫星发射中心由长征二号丁运载火箭送入太空的“悟空”，是世界上迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器。入轨一周后，“悟空”就睁开了它的“火眼金睛”，正式开始寻觅宇宙“幽灵”暗物质以及宇宙射线的科学探测工作。 XH$r(@Z\7  
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中国暗物质卫星首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进说，卫星已经采集了一亿多个高能粒子。目前卫星科学应用系统团队正加紧开展标定工作，他将标定比喻成打造一把精确的尺子。 ]2wx
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他介绍，“悟空”每天收集包含质子、电子、阿尔法粒子、宇宙射线核素、伽马射线等在内的四五百万个高能粒子，其中高能电子与伽马射线是科学家重点要寻找的。“如果探测器标定的好，科学家需要的信号自然就会从数据中冒出来。” Ptv'.<-  
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“现在载荷看起来很完美，但是这还不够。探测器包含76000个小探测器，每一个究竟情况怎么样，需要去标定它，每一个刻度都要准确。这是很细致的工作，急不得。如果有小毛病，一定要及早挑出。否则，一年后数据量非常大，这些数据全部处理一遍，可能需要几个星期，甚至更长时间。”常进说。 Szgo@x$^  
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暗物质卫星高级数据产品处理分系统主任设计师藏京京说，卫星数据分析使用的高性能计算平台包含128个CPU，每个CPU有10个核。其处理半个月的数据，如果用普通电脑则需几十年。 9_?
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“科学家要做的事情就是为探测器做精细的刻度，给出误差尽可能小的计算结果。通过标定，把探测器设置成最佳状态，知道它的最佳运行模式。标定好，就可以收集更多有效数据，排除‘噪音’。比如现在花一个多月来做标定，以后可以节省一倍乃至数倍的时间来获得有效数据。”藏京京说。 Zp9. ~&4o-  
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暗物质卫星科学应用系统总设计师伍健说，即便现在“尺子”已非常精准，后面也还要不断标定，因为探测器在太空中经过宇宙线不断轰击后，性能会发生变化。“像美国费米卫星的软件已经做到第八个版本了，我们现在还在做第一个版本。” mLxgvp  
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专家介绍，目前“悟空”每天传回约20G数据，很快将生成庞大的科学数据。随着数据量的增加，还需要具有更强的计算和存储能力，提高数据访问速度。 W-=6:y#A  
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在三年的设计寿命中，“悟空”将通过高空间分辨、宽能谱段观测高能电子和伽马射线寻找和研究暗物质粒子，同时将在宇宙射线起源和伽马射线天文学方面取得重大进展。首批科学成果有望在卫星发射六个月至一年后发布。
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暗物质被比作“笼罩在21世纪物理学天空中的乌云”，它由万有引力定律证实存在，却从未被直接观测到。科学家估算，宇宙中包含5％的普通物质，它们组成了包括地球在内的星系、恒星、行星等发光和反光物质，其余95％是看不见的暗物质和暗能量。 >%j%Mj@8q|  
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每秒钟都有无数暗物质穿透人体，但科学家们既不知道暗物质长什么样、有多重，也不知道它具有怎样的物理性质。揭开暗物质之谜将是继日心说、万有引力定律、相对论及量子力学之后的又一次重大科学突破，从而推动解释宇宙为什么会是这样以及未来将怎样演化。