我國首顆暗物質粒子探測衛星「悟空」升空後將如何開展工作?
「悟空」暗物質粒子探測衛星是中國科學院空間科學戰略性先導科技專項中首批立項研製的4顆科學實驗衛星之一,是目前世界上觀測能段範圍最寬、能量解析度最優的暗物質粒子探測衛星。
衛星有效載荷質量1410公斤,星上裝載的暗物質粒子探測器將在太空中開展高能電子及高能伽馬射線探測任務,探尋暗物質存在的證據,研究暗物質特性與空間分布規律。
? 中國成功發射首顆暗物質粒子探測衛星「悟空」
早晨8點多剛剛完成發射就被邀請回答,受寵若驚呀~(中國科學技術大學駐北京團隊發射成功合影)
具體的細節就不討論了,這裡在宏觀上向大家介紹一下「悟空」的工作安排和流程。
衛星運行於近地軌道(500公里,90分鐘一圈)
,持續繞著晨昏線飛行。(這樣太陽能帆板可以一直對著太陽充電)
前三天探測器系統不加電,衛星平台進行各項性能測試等工作。
第三天在載荷(探測器)加電,進行自我檢測(此時不進行採集射線等工作)
第七天探測器加高壓(只有加高壓才能夠正常工作)開始對宇宙線進行採集。
每次衛星經過地面站時可以向地面傳輸數據,有三個觀測站可以接收科學數據(高速傳輸),多個觀測站和觀測船接收溫度電流等關鍵遙測信息。
傳回來的科學數據是經過打包的,需要先送到紫金山天文台解包,然後傳回中國科學院旗下的空間中心,供科研人員(就是我這種搬磚的)進行監測和分析。
經過1-3個月的各項性能測試,若衛星各功能正常,將交付給科學應用系統(就是甲方,我們都屬於乙方),科學應用系統在南京紫金山天文台,首席科學家(就是該系統的老大)是紫台的副台長,常進。(圖片是我們在歐洲核子中心 CERN 做束流實驗時照的,嗯,常首席還是蠻帥的)
不是很看好間接探測暗物質的前景。AMS的數據已經是一團亂麻快撲街了。
而且間接探測model dependent的東西太多。就是說你總可以通過調整參數去擬合數據,但還是然並卵。
銀河系暗物質分布的情況是其一,這可以通過GAIA的數據來改善。
宇宙線的在銀河系內如何propagation也沒有定論,用的所謂MIN、MED、MAX模型是上世紀80年代的一直沒有改進過。需要進一步了解星際介質、磁場、除了CMB外的背景光的影響。
第三是暗物質到底怎麼湮滅甚至會不會湮滅都是未知數。如果把暗物質湮滅想像成對撞機,到底是強子對撞機(bb道主導)還是輕子對撞機(mumu道主導)給出的能譜有很大不同。
把以上三點一起考慮才能從望遠鏡數據反推暗物質的性質。
最後就是天文背景,除了超新星機制尚屬比較熟悉,pulsar、microquasar、還有銀河系中心那個不算AGN的黑洞和Fermi泡泡對宇宙線的貢獻仍舊不明。就算我們獲知了單個天體的能譜,對其在銀河系內的分布情況也需要了解才能排除背景光。
所以DAMPE相比AMS02有一點優勢很重要,就是角解析度。因為所有暗物質分布模型都指向銀河系中心最多且動能最大。所以從那過來的宇宙線肯定是最多的。然而這塊區域也是天文背景最多的。要是角解析度不夠,只能看到銀河系中心那個角度的bin的data有溢出,沒有辦法去分辨其來源。
相比Fermi優勢是高了一個量級達到10TeV的能量範圍和更高的能量解析度。暗物質假如湮滅的話能譜會在接近暗物質質量處有一個尖銳的下滑,而這需要更高的能量解析度。10TeV也是現今能探索的最高光子能量。假如從300GeV到10TeV內有什麼新的溢出,Fermi就看不出。
和DAMPE最接近的探測器是日本的CALET,不過是小一號的,數據量預估差4倍。
最大劣勢就是不能測反粒子。公認的最好排除天文背景方法是靠反粒子溢出,最好的暗物質信號是反粒子和正粒子的比有一個sharp decrease。雖然Joe Silk等人發了不少文章認為某些天體比如pulsar也能。
當然我自己想像了一種情況,能讓其成為名符其實的暗物質探測器。那就是暗物質的湮滅道既不是到輕子也不是強子,而是雙光子,換言之,前幾天LHC可能看到的那玩意的穩定版。最好這個範圍在300GeV到10TeV之間。這樣在伽馬光能譜上將是一條單線,因為光子在銀河系傳播並不需要考慮一些二級效應比如康普頓散射。
綜上,這個DAMPE在暗物質間接探測上前景不明,但是能極大提高我們在高能天文領域的認知,限定一堆天文模型。
瀉藥。具體上天之後的安排,馬班長@馬思源說太多了 。
能測到點啥,看運氣吧,佛祖保佑。
上去也就隨便測測了,那個鼓包已經被丁肇中組的AMS組證明是漲落了。就看更寬的能量測量範圍會不會有新的其它發現了。
隨便測測吧,希望能趕上幾個伽馬射線暴什麼的。至於暗物質云云別太當真。
目前尋找暗物質有三種方法:
1.利用大型強子對撞機模擬宇宙大爆炸之初,粒子加速碰撞,看看能不能找到暗物質。
2.探測暗物質粒子和普通粒子極小概率的碰撞發出的信號。通常為了屏蔽宇宙射線,精密儀器選擇在地下很深的坑裡進行探測。
3.空間探測暗物質粒子可能存在的湮滅或衰變信號。咱的衛星就是這種探測方法。悟空的重量,功耗,電子學線路複雜程度,工程實現難度都超出了以往。探測器最核心的部分--BGO量能器的BGO晶體只有中國超過了30CM,達到了60CM!
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另外,探測衛星上的塑閃陣列探測器是中科院近代物理研究所做噠,自豪一下~( ̄▽ ̄~)~
當然是去大鬧天宮,求天宮一號的心理陰影面積。
暗物質如果被探測到。
我估計邪教、民科、反智又要出來秀一波。
邪教說暗物質是邪神存在但看不見的證據。
民科推出「沃氏250.00 」學說解釋暗物質。
反智,反智啥都可能說,我就不推測。
為人身安全匿了。
萬一沒有暗物質呢?就和以太一樣。
行般若波羅蜜多
西遊記之大鬧天宮視頻
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