在“星辰大海”中捕捉暗物質(zhì)的獵手

來源：光明日報

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2021-05-08 04:51:05

原標(biāo)題：在“星辰大海”中捕捉暗物質(zhì)的獵手

來源：光明日報

在“星辰大海”中捕捉暗物質(zhì)的獵手

當(dāng)你仰望夜空感嘆星光璀璨，當(dāng)你置身黑暗敬畏宇宙的浩瀚，有這樣一支團(tuán)隊，在遙不可及的這片“星辰大海”中捕捉一種特殊的獵物：暗物質(zhì)。這種獵物雖然變幻莫測，但“悟空”號的火眼金睛卻有可能在浩瀚的宇宙中捕捉到暗物質(zhì)湮滅或衰變留下的蛛絲馬跡。

這背后離不開一支科學(xué)的團(tuán)隊——“悟空”號衛(wèi)星荷載與科學(xué)團(tuán)隊。這支年輕的隊伍，成員平均年齡不足35歲，卻填補(bǔ)了中國空間天文觀測的空白，打開了高能宇宙線粒子直接探測、空間伽馬天文觀測的新窗口，開創(chuàng)了我國空間高能粒子物理星載觀測的新時代。

求索，和“暗物質(zhì)”之間的較量

“科學(xué)上我們最關(guān)心的就是空白的領(lǐng)域，這是最容易有新發(fā)現(xiàn)的地方。好比一片紅薯地，如果別人挖過很多遍，我們就很難有收獲。”“悟空”號衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)的總設(shè)計師伍健這樣說。

暗物質(zhì)就是一片未被挖過的紅薯地。在浩瀚無垠的宇宙中，存在一個巨大的謎團(tuán)：宇宙的絕大部分質(zhì)量是人類不可見的。這種謎一樣的存在被科學(xué)家稱為“暗物質(zhì)”。天文觀測表明，宇宙中的暗物質(zhì)比人類目前熟悉的普通物質(zhì)(也就是標(biāo)準(zhǔn)粒子物理模型能解釋的物質(zhì))要多5倍，其物理本質(zhì)是目前國際上粒子物理和天體物理領(lǐng)域的最重大問題之一。

正是瞄準(zhǔn)了這一世界科學(xué)前沿，2011年底我國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星正式立項。2015年“悟空”號的成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了我國天文衛(wèi)星零的突破，使中國天文學(xué)家首次擁有了屬于我們自己的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，改變了此前全球約200顆天文衛(wèi)星均屬于國外的歷史。《自然》雜志發(fā)表評論稱其“開啟了中國空間科學(xué)新時代”。

在這背后，“悟空”團(tuán)隊功不可沒。在任務(wù)要求高、技術(shù)難度大、研制進(jìn)度緊的情況下，團(tuán)隊發(fā)揚(yáng)“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗”的精神，單周工作時長超過100小時成為常態(tài)，在數(shù)據(jù)海洋里以鐵杵磨針的精神反復(fù)鉆研。

數(shù)據(jù)分析軟件是處理暗物質(zhì)信息的“大腦”，國內(nèi)沒有相關(guān)軟件，團(tuán)隊下定決心自己動手開發(fā)。沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，團(tuán)隊只能摸著石頭過河，一次次的失敗反而讓他們越挫越勇、迎難而上，歷經(jīng)近9000次的更新，軟件現(xiàn)在達(dá)到了良好運(yùn)行狀態(tài)。

正是這種“千磨萬擊還堅勁”的精神，鍛造了“悟空”的火眼金睛。2015年，衛(wèi)星順利升空，太陽翼帆板正常展開，7日后高壓電源機(jī)箱順利開機(jī)后，“悟空”很快就捕捉到了一個高能宇宙線電子事例。那一刻，團(tuán)隊成員熱淚盈眶。

十載耕耘，只為今朝出鞘亮劍，如今“悟空”號已經(jīng)正常運(yùn)行5年有余，是全世界目前在軌運(yùn)行的同類探測設(shè)備中，探測能段最寬、本底鑒別能力最強(qiáng)、能量分辨最優(yōu)的探測器。“悟空”號所取得的突出科學(xué)成果對于解開暗物質(zhì)謎團(tuán)和揭示高能宇宙線起源與加速機(jī)制具有十分重要的意義。

接力，續(xù)寫新一代人的航天強(qiáng)國夢

“常老師每次都是最早來的，周末也會到實(shí)驗(yàn)室看看，每次看見他的身影，我們都覺得應(yīng)該再刻苦一些。”胡一鳴是首席科學(xué)家常進(jìn)研究員的學(xué)生，也是載荷結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計師，他說的“常老師”常進(jìn)是團(tuán)隊帶頭人。

工作中的常進(jìn)一絲不茍，事無巨細(xì)都會親自指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究，生活中的他則更像親人，誰有什么困難都會傾囊相助。“他真的一點(diǎn)架子都沒有，就是那種特別純粹地去搞科研，這種精神也影響了我們很多人。”團(tuán)隊成員都這樣描述常進(jìn)。榜樣的力量，在潛移默化中鼓舞和勉勵著團(tuán)隊中的每一個人。

實(shí)驗(yàn)室里的人換了一撥，好像又沒有變過。

無論是甘愿放棄所有節(jié)假日、加班加點(diǎn)突破“悟空”號BGO量能器高荷載比支撐結(jié)構(gòu)的胡一鳴，還是從幾百萬個工程參數(shù)中發(fā)現(xiàn)一個電阻有虛焊問題的張巖，他們身上都有同一個影子，那就是認(rèn)真負(fù)責(zé)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮教烊说挠白印?/p>

2018年“悟空”號突然“失明”，團(tuán)隊成員19個小時沒合眼，大家各司其職、分工協(xié)作，及時判斷出“病因”可能是太空中的粒子擊中它身上攜帶的某臺計算機(jī)，導(dǎo)致計算機(jī)自動重啟。經(jīng)過一系列復(fù)雜的調(diào)整指令，最終重新連接了信號，歷經(jīng)19個小時的緊急天地大營救取得成功。

“空間科學(xué)項目十分復(fù)雜，一個人的作用有限，要靠集體才能產(chǎn)生更大的能量。”常進(jìn)把黨團(tuán)活動引入實(shí)驗(yàn)室，從一開始只有2人有航天工程經(jīng)驗(yàn)，到如今35人精細(xì)高效的運(yùn)作，“五四精神”始終是團(tuán)隊的核心詞語。這種愛國主義已經(jīng)根植于團(tuán)隊文化中，形成一種看不見的“團(tuán)魂”。

“悟空”團(tuán)隊曾在歐洲核子中心進(jìn)行數(shù)次束流測試，為了第一時間掌握探測器的工作狀態(tài)，保障實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，“悟空”團(tuán)隊在歐洲成立臨時黨支部，發(fā)揮黨員先鋒帶頭作用，以“不怕吃苦、甘于奉獻(xiàn)”的精神激勵成員在異國他鄉(xiāng)堅守實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，束流試驗(yàn)的時間窗口有限，團(tuán)隊成員為獲取更多數(shù)據(jù)，曾72小時不眠不休，最終順利完成了一系列高能粒子束流標(biāo)定，探測器技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

“大家都很優(yōu)秀，怎樣讓一群都很厲害的人團(tuán)結(jié)起來做好一件事，就需要一種共同的信仰。”除了科研，黨支部也會組織大家一起觀看紅色電影、定期召開主題黨日活動、節(jié)假日帶領(lǐng)大家參觀歷史紀(jì)念館等，紅色血液已經(jīng)滲入到每一個成員的皮膚里。

十年，團(tuán)隊從寥寥幾人、科研設(shè)備簡單發(fā)展成為如今35人高精尖運(yùn)作；

十年，我國的天文衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了從“0”到“1”，獲取了國際上精度最高的TeV電子宇宙射線探測結(jié)果。

歷史總是由無數(shù)個平凡、艱辛的小步組成，但每一步都將化為啟明的航燈，照亮那通往星辰大海的征程。

(本報記者俞海萍本報通訊員王嵐芳)