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登录日期：2017-12-04 【编辑录入：lrylry】 文章出处：《新华每日电讯》2017年12月4日第7版 |
| “搭便车”的历史偶遇 |
| 暗物质卫星“悟空”首席科学家常进的20年求索 |
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作者：新华社记者陈芳、蒋芳、董瑞丰
阅读次数：5760
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2017年11月30日,《自然》发表了悟空的首批重要成果。“沙漠”之外的“风光旖旎”,被中国人掀开一角。中科院院长白春礼说,中国科学家已经从自然科学前沿重大发现和理论的学习者、继承者、围观者,逐渐走到舞台中央。
“搭便车”迈出第一步
如今在网络上搜索常进的名字,暗物质是排第一的关联词。其实,二者相遇颇为巧合。
从中国科大近代物理系毕业后,常进在位于南京市的紫金山天文台研究了20多年的宇宙高能电子、高能伽马射线。然而,高能粒子并不像名字听起来那样“高能”,因流量太弱唯有高性能探测器才有机会观测它们。
20年前,我国在该领域的研究几近荒漠。常进想要走出“沙漠”,似乎只有“搭便车”一条路。
1997年,美国宇航局在南极开展了一个名为“ATIC”(先进薄电离量能器)的气球探空项目,用来观测宇宙线。远在中国的常进研究发现,“ATIC”只观测宇宙线?太浪费了!
“我直接给项目首席发邮件提建议。一开始美国人看不起我,我就用了一年多反复验算、证明,说服他们。运气很好,气球放上天就发现了高能段的流量‘超出’。”如今说起这段往事,常进有些轻描淡写。
常进的师弟,也是“悟空”的科学应用系统总设计师伍健却至今还会感慨:“很多人说他运气好,一下就找到了捷径。但很少有人去想,一个中国普通研究员,不出一分钱的探测器,如何打动了一个国外主导的项目。”
2000年底,重达两吨的ATIC观测设备在南极升空,并在离地面37公里的高空完成了人类对高能电子的首次成功观测。依靠常进的建议,得到了该项目最有价值的发现:“超”——高能电子流量在3000-8000亿电子伏特能量区间超出理论模型的预计流量。
2008年11月20日,以常进作为第一作者的论文《宇宙电子在3000-8000亿电子伏特能量区间发现“超”》发表在《自然》上。这是科学家第一次发现宇宙高能电子异常,使得人们认识到探测高能电子意义重大。
“气球试验是我进入这个领域最关键的一步。”常进表示,虽然与空间卫星相比,气球试验观测结果精度不是很高,本底也很大,但关键的是找到了一种观测高能电子和伽马射线的简单方法,不需要特别昂贵的探测器,国内也可以干。
“天上不会掉馅饼”
在“悟空”首批成果发布会上,媒体记者追问:“常首席,悟空的这些成果分别发现于什么时间?能捋一捋时间线吗?”常进踌躇了一会儿说:“就是没日没夜地干,真记不清了。”
中国科学院空间科学与应用研究中心主任吴季却还记得,12年前,在一台DOS系统的电脑屏幕前,年轻的常进向他展示“超出”图像时激动的表情。“他跟我说,如果我能做一个更大的探测器放在空间,一定能发现了不起的风景。”
在紫金山天文台暗物质卫星实验室,暗物质卫星的图文张贴在过道的墙上,常进每天上班下班都要看上几遍。“撸起袖子加油干,天上不会掉馅饼。”常进说,这句话就是他的座右铭。
——从南极发现的数据存在“异常”,到2008年发出论文,常进经历了7年无休无止的数据分析。
ATIC是一个气球试验,相比现在的空间设备,太简单了,加上原初的科学目标根本不是电子,用来观测高能电子存在许多问题,困难很大。“那些未解之谜整天在脑子里抓着、挠着,他根本就不休息。”常进的夫人是脑科医生,一度发现自己的丈夫神情恍惚,嘴里总在嘀咕,突然之间说有了一个新的“idea”,然后马上跑到实验室编一个程序来演算。
——从找到暗物质探测的“钥匙”,到2015年底“悟空”发射成功,又是10年百折不挠的技术攻关。
悟空团队骨干郭建华说还记得为卫星奔波的几年,常进带领大家不断攻关创新,找到了最经济适用的技术路线。对比来看,“悟空”的研制费用仅是美国FERMI望远镜和阿尔法磁谱仪的1/7和1/20。
悟空团队骨干胡一鸣说:“他总是反复强调,我们是和世界上最厉害的一帮人竞争,我们比他们聪明?不可能。只有肯吃苦,比他们多花几倍的时间和精力,也许还有一点机会。”
——此后的进度被按下了“快进键”,“悟空”从正常运转到取得首批成果,只用了不到2年。
早上醒来先看前一天卫星数据的总结报告,每晚看完当天已下载的数据分析才能入眠。“我出生在江苏泰兴一个普通的农民家庭,父亲在世时一年大概能挣两三万元,而一颗卫星的造价则是7亿元。”常进说,空间试验没有任何改正错误的机会,一个很小的错误都可能造成卫星失败,几百人多年的努力就白费了,所以我们每个人必须对得起国家的这份信任与支持,对得起团队多年的努力,认真负责地干好自己的事情。
科学探索有苦,但更多的是乐趣
年轻时就爱琢磨宇宙的常进经常会提及爱因斯坦的一句话:宇宙中最不可理解的事,是宇宙居然是可以理解的。但他随即又加了后半句:“宇宙现在仍然是不可理解的。”
“悟空”的首批成果表明,“沙漠”之外还有风光旖旎。暗物质有何利用前景?是不是能源?会不会找到外星人?……一个个问题向常进抛来。
“悟空在1.4万亿电子伏特处,确实发现了异于正常能谱的超高能电子,但积累的样本数量还不够,还没有完全排除统计涨落。我们需要时间,也需要一点幸运。”常进说。幸运的是,国家目前正加大对科技的投入,加上多年坚持的人才政策,中国正处于科学发展的黄金时代。
人类对暗物质的孜孜以求究竟能换来多少看得见摸得着的改变?对于常进和他的团队来说,走出人类认知局限的“沙漠”原本就是驱动他们投身科学的“初心”,在这条路上,有苦,但更多的是乐趣。
荐稿人：lry 2017-12-04 执行编辑：tmy 2017-12-05 责任编辑：zjy 2017-12-05 |
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