打開觀測宇宙的新窗口——中國科學家探尋暗物質的創新與執著

　　新華網北京５月３１日新媒體專電（記者喻菲）在南京市中心摩天大廈旁一座不起眼的小白樓里，高性能計算機的綠色燈光一刻不停地閃爍著，接收著５個月前成功發射的暗物質粒子探測衛星「悟空」從太空傳來的數據。

　　中國第一個現代天文學機構——紫金山天文台暗物質與空間天文實驗室的科學家正從這些數據中探尋著隱秘的暗物質，努力破解「宇宙幽靈」的黑暗之謎。

　　帶領這支團隊的紫金山天文台副台長、暗物質粒子探測衛星首席科學家常進說，目前，暗物質衛星已經探測到８億個高能粒子，完成了９０％天區的掃描。

　　「我最好奇的是天上究竟有什麼奇奇怪怪的東西。現在，我們要把衛星傳回的原始數據變成科學數據，再一步步分析，這就像一個複雜的遊戲，很有趣。但更有趣的，是能把那麼多厲害的人團結在一起做一件事。」常進說。

　　創新打開探索宇宙的新窗口

　　１９９２年剛到紫金山天文台工作的常進意識到，宇宙高能電子、伽馬射線是人類天文觀測的空白，然而這種觀測需要昂貴的儀器。他認為，科學研究不能只跟著歐美、日本等國家走。

　　他提出了獨特的空間觀測高能電子和伽馬射線的方法，並從２０００年開始與美國合作開展南極ＡＴＩＣ氣球實驗。從中，他發現了宇宙高能電子的異常，這種異常有可能與暗物質的湮滅相關。

　　常進的學生胡一鳴從小對天文感興趣。２００４年從南京航空航天大學畢業後，他考入紫金山天文台成為天文儀器製造與方法專業的研究生。２００７年底至２００８年初，胡一鳴作為唯一一名中方研究人員去了南極，參與了ＡＴＩＣ項目最後一次氣球放飛實驗，從南極高空窺探宇宙之謎。

　　他說：「在南極實驗中，由於常進老師提出的想法，美國科學家改變了原先的設計，對探測器進行改造，適應常老師的探測目標，這是對中國科學家創新理念的巨大肯定。」

　　由於氣球實驗無法排除宇宙高能粒子與大氣碰撞產生的「噪音」，從２００２年起，常進多次向有關部門申請太空探測暗物質，但都石沉大海。與此同時，他帶領團隊參與了載人航天和探月工程的探測器研製，多次獲得國家科技進步獎。在贏得無數獎狀、鮮花和掌聲的同時，他也在為太空探測暗物質研究努力著。

　　常進堅信申請不成功不代表他的方法不行。沒有經費支持，常進就一邊做技術上準備，一邊積極與美日開展合作探測。美國和日本的衛星都使用了常進的探測方法。

　　基於幾次南極實驗的數據，常進作為第一作者於２００８年在國際權威學術刊物《自然》上發表文章，介紹了有關宇宙高能電子異常的發現。這一發現被美國物理協會和歐洲物理協會評為當年世界物理學領域的重大研究進展，並引發了一輪國際探索暗物質的熱潮。

　　正是由於這一成果，暗物質粒子探測衛星終於在２０１１年正式立項。

　　探究神秘星空需要腳踏實地

　　暗物質粒子探測衛星有效載荷副總設計師郭建華回憶道，剛剛開始研製衛星時，團隊沒有航天經驗，幾乎是從零開始。「探測器該用什麼樣的晶元，我們都一頭霧水。雖然我們做了很多地面實驗，但是要發射上天的儀器需要達到太空環境更嚴苛的標準。為此，我們走訪了上海、西安、煙台等地的很多航天單位，與專家進行交流。」

　　科學家們將探測器運往歐洲核子研究中心做束流實驗，以驗證暗物質衛星的性能。「這是中國第一次把大型探測器送到歐洲核子研究中心做實驗。一開始，我們什麼都不懂，實驗的各個環節都要一點點去摸索。」郭建華說。

　　為了第一時間掌握探測器的工作狀態並保障實驗順利進行，在歐洲核子中心的前三天郭建華一直呆在實驗現場，總休息時間不到８個小時。長時間持續工作引發了胃部的嚴重不適，但郭建華一直咬牙堅持。

　　試驗隊克服了各種困難順利完成了一系列實驗，技術指標均達到國際先進水平，為衛星探測器的研製奠定了堅實基礎。

　　在探索未知宇宙過程中，困難與摸索一直持續不斷。

　　最終，科學家們將暗物質衛星打造成世界上迄今為止觀測能段範圍最寬，能量解析度最優的空間探測器，它的觀測能段是國際空間站「阿爾法磁譜儀」的１０倍，能量解析度比國際同類探測器高３倍以上。

　　讓科學家執著自由地追求創新

　　郭建華說，科學家應該具有執著、鍥而不捨的精神。「現在社會更多元化，即使在科學領域，也不斷有新的熱門方向出現。但是我覺得一個科學家，要長期堅守自己的愛好與擅長。」

　　常進認為，科學家要求真務實，求真是目的，務實是方法。

　　他指出，目前中國的科研體制也存在一些弊端，科學家面臨的主要問題是行政管理機構龐大，效率低下，浪費科學家時間的事情太多。「我有至少三分之一的時間，是忙著應對各種檢查和寫項目申請書，有的申請書要寫兩百頁。」

　　「做科研與搞工程是不一樣的，不能把科學家都變成會計、律師。科學研究要有創新，很多時候科學探索是未知的，無法把今後的任務都像工程計劃一樣制定出來。要給科學家自由的時間，搞科研需要連貫性。」常進說。

　　他認為，中國正處於科學研究成果爆發的前夜。「現在中國還缺少諾貝爾獎級的成果，但不用著急。只要大家埋頭苦幹，水到渠成，中國的科學家會在不久的將來取得一系列重大突破。」