他們讓中國在高能物理領域完成了一次漂亮的「彎道超車」，了解一下？

▲常進讓中國在高能物理領域完成了一次漂亮的「彎道超車」。

不知道從哪一天起，常進的名字和暗物質聯繫在了一起。

在公眾的印象中，大概是從2015年12月17日8點12分那一刻，我國首顆暗物質粒子探測衛星「悟空」騰空而起開始的。

其實對常進而言，這種聯繫，早在20年前就開始了。這源自一個「找到暗物質物理大門」的夢想。這共同的夢想，先後凝聚起了二百多人的科研隊伍，將世界上首顆可以在TeV(10的12次方電子伏特)波段觀測高能電子和伽馬射線的科學衛星，送上了太空，為人類打開了一扇觀測宇宙的新窗戶。

「悟空」上天兩年多，平均每天傳回500萬個高能粒子的信息。在浩渺宇宙中，宇宙粒子的能量越高，數量越稀少，觀測到的難度也就越大。常進和他的團隊成員們，就在這裡面挑選出值得關注的高能粒子。去年11月30日，他們在英國《自然》雜誌在線發表了「悟空」上天530天所獲得的觀測結果，引起了國際高能物理學界的轟動。

從1997年「搭便車」參與美國宇航局在南極開展的ATIC(先進薄電離量能器)氣球項目，到「悟空」獲得世界上最精確的宇宙高能電子數據，常進讓中國在高能物理領域，完成了一次漂亮的「彎道超車」。不過，他很清楚，即使在天上找到了暗物質粒子存在的疑似證據，也還需要地面直接探測和加速器實驗等加以多角度驗證。

「我只做好我的事情。」或許就是這份簡單、執著，使常進承受住巨大的壓力，得以張望到宇宙新窗口外的旖旎風景。

只要「悟空」在天上，新發現就會源源不斷

就在去年12月17日，「悟空」在太空飛行已滿兩年。當天，課題組特地定製了一個以「悟空」遨遊太空為造型的蛋糕，還唱了「生日快樂」為它慶生。當時「悟空」正在飛越中國上空。或許在500公里的晨昏太陽同步軌道上，它也感知到了地面隊友們的祝福。

作為「悟空」的首席科學家，常進經常被問：如果「悟空」沒有找到暗物質粒子，怎麼辦？他總是回答：「既然打開了新窗口，即使看不到綠樹紅花，也會有藍天白雲。」面對一片未知的宇宙，處處都是見所未見的風景，又何必拘泥於暗物質粒子這一點呢？

在南京市的市中心，毗鄰鼓樓公園和南京大學，坐落著中國科學院紫金山天文台的鼓樓辦公室。由於仙林大學城的新園區落成，大部分實驗室和部門已搬遷到那裡。整幢大樓里，只有「悟空」團隊還堅守著。接收數據，他們一天也捨不得落下。

走進衛星監控實驗室，一條「『悟空』兩周歲生日快樂!」的紅色橫幅十分醒目。就在去年12月17日，「悟空」在太空飛行已滿兩年。當天，課題組特地定製了一個以「悟空」遨遊太空為造型的蛋糕，還唱了「生日快樂」為它慶生。

▲常進團隊特地定製了一個以「悟空」遨遊太空為造型的蛋糕。

當時「悟空」正在飛越中國上空。或許在500公里的晨昏太陽同步軌道上，它也感知到了地面隊友們的祝福。

這顆衛星的設計壽命為三年，是不是意味著它已經走過了三分之二的「生命歷程」？常進的同事、暗物質粒子衛星科學應用系統總師伍健一邊擺弄辦公桌上的「悟空」模型，一邊說：「這顆衛星的質量真心好，現在看來，超期服役幾年沒啥問題。只要『悟空』在天上，新發現就會源源不斷!」他的言語中，充滿了歡欣。

自從被長征二號丁運載火箭送入預定軌道，完成各項在軌測試之後，「悟空」就開始了宇宙高能粒子的捕獲工作。每天經過地球南北兩極飛行15圈，平均95分鐘飛完一圈。一天之中，它會有5次經過中國境內，就在飛越地面基站的大約十分鐘內，將收集到的數據傳輸到地面。這些數據在北京飛控中心進行初步處理後，再傳到南京的衛星監控大廳。

在這個監控大廳里，有10台電腦，每一台都有自己的任務。

「這台電腦負責科學指令的注入。」常進走進實驗室，全身都透露出自如，瞬時進入與「悟空」天人相融的狀態。「悟空」在天上要執行很多任務，有的是上天前就編製好的程序，但更多的則需要科學家根據情況，一周兩次髮指令進行調整。

有一台電腦可以實時看到「悟空」飛行的位置。「現在它正在太平洋的上空。」暗物質衛星團隊成員李翔指著屏幕說，別看它在屏幕上要過好幾分鐘才會留下一段軌跡，其實它的飛行速度每秒有近8千米。飛到不同的地方，它接收宇宙高能粒子的概率也不一樣：赤道附近由於地磁場較強，遮擋住了宇宙線對地球的侵襲，所以接收到宇宙線的幾率小一些；在南北極附近，地磁場較弱，大量宇宙高能粒子得以靠近地球，撞入大氣層的就形成了壯麗的極光，「悟空」在這裡的收穫會大一些。

在太空中捕獲高能粒子需要一雙「火眼金睛」。「悟空」配備了目前世界上最強的高能粒子捕獲設備：有世界上最長的BGO(鍺酸鉍)晶體為核心製成的BGO量能器，為「悟空」獲得世界上最純凈的數據奠定了基礎；有解析度很高的塑閃探測器和硅陣列探測器，以及中子探測器。「悟空」探測器的能量觀測動態範圍可達100萬倍——這相當於同時看清一個有著姚明身高的人，以及他身體上的每一個血液細胞。

不過，最讓常進感到開心的，是他的研究生王遠鵬優化設計監控軟體的那一台電腦。「本來我們每天要安排五六個人值班，監控數萬個參數，現在一個軟體就可以替代。」他說，現在每天大家只需通過軟體，看一下自己負責的模塊是否工作正常就行了，如果有問題，就在微信群里提出，很快就能解決——每天早晨五六點，只要在家打開電腦，就能接收下第一軌數據。

不過萬一真有事，即使三更半夜，團隊成員也會隨叫隨到。衛星剛上天不久，突然某一天夜裡12點軟體報警，星敏感器的信號出現異常，大家都很緊張，跑來商討對策。後來才知道，這只是這個晶元複位重啟了。「這不得不贊一下中國科大封常青教授設計的晶元。」常進說，由於添加了特殊的防護電路，這些原先只能在實驗室使用的晶元，即使在太空中受到高能粒子轟擊，也能重啟堅持工作——如今已複位十幾次還工作正常，「聽說後來衛星上的很多晶元都用了這種設計。」

平均每天接收到500萬個粒子，下傳數據量有13GB。去年11月底發表在《自然》上的論文，用了前530天的數據，常進得意地揚了揚嘴角說：「後面還有更多的發現!」在去年的那篇文章里，「悟空」團隊宣布：在1.4TeV(萬億電子伏特)、的超高能量處，電子數量突然出現了增加，而更高能段又迅速減少。至今沒有一個理論可以對此作出解釋。

「今年，還會有更好的結果出來。數據積累越多，有新發現的可能性越大。」他說，沒有什麼新發現是可以預期的，不要做太多預設，限制了發現新風景的可能性。

找到暗物質？人類連門都還沒摸到!

「我只做好自己該做的事情。」常進再一次重複這句話。這句聽起來很平常的話隱含了他的多少期盼和希望，可能連他自己也說不清。做衛星的時候，再辛苦他沒有流過淚。可衛星發射之後，他卻流了好多次眼淚，最難忘的有三次。

科學家早就發現，如果僅僅依靠宇宙中可以看見的物質和能量，整個宇宙根本不可能維持現在的狀態，銀河系的旋轉速度也應該比現在慢得多。

暗物質存在的最早證據來源於對矮橢球星系旋轉速度的觀測。現代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、天文觀測和膨脹宇宙論研究都表明了它的存在。2007年5月，約翰斯·霍普金斯大學天文學家小組利用哈勃太空望遠鏡，探測到了位於遙遠星系團中呈環狀分布的暗物質。這被認為是迄今為止能證明暗物質存在的最強有力的證據。

從宏觀上來看，暗物質的存在已經基本為物理學界所公認，但從微觀上來看，人類迄今還不知道暗物質是什麼，究竟包含多少種粒子，它們的特性究竟是怎樣的。國際粒子物理學界將每年10月31日定為「國際暗物質日」，以激勵科學家對其進行探索。

暗物質和暗能量，是漂浮在現代物理學大廈頂上的兩朵烏雲。撥雲見日，必將給人類帶來一場劃時代的變革。就像百年之前的量子理論一樣。

可是，暗物質迄今沒有一個準確的理論預言，來指導實驗物理學家尋找暗物質粒子的明確方向。理論物理學家提出了上百個模型，但暗物質究竟是哪一個大家心裡沒底。

「找到暗物質，人類連門在哪裡都還沒摸到!」常進說，很多基本粒子，例如中微子的發現，都有一些天才理論物理學家進行了預言，還給出了詳盡的計算，給它們畫出了精確的「肖像」。然後實驗物理學家設計出了探測到它們的方法。像中微子的探測方法，就是已故中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所研究員王淦昌先生的貢獻。這非常關鍵，就好比知道到哪裡去撒網、要捕怎樣的魚。儘管現在沒有明確的方向，但常進還是做了一張迄今世界上最大的網，漫天撒網去找尋暗物質。

「悟空」究竟能發現什麼？常進只是保持期盼。也許沒有定向，才能發現更多。「我只做好自己該做的事情。」常進再一次重複這句話。

這句聽起來很平常的話隱含了他的多少期盼和希望，可能連他自己也說不清。做衛星的時候，再辛苦他沒有流過淚。可衛星發射之後，他卻流了好多次眼淚，最難忘的有三次。

第一次流淚是看到用「悟空」傳回的數據繪製出的伽馬射線天圖。當時常進正在火車上，一看到圖，眼淚就止不住流了下來——這證明了200多人四年的工作沒白做，他最大的擔心放下了。

第二次流淚是在一次國際學術會議上，看到日本同行數據的時候。在基礎科學的競爭中，只有第一，沒有第二。日本有一顆暗物質粒子衛星比「悟空」早上天幾個月，常進十分擔心被日本同行拔了頭籌。當他看到日本同行的數據時，這擔心放下了——中國的探測數據肯定會比日本的好!

第三次則是在一位團隊骨幹被送進醫院的時候。「真是太累了!」他說，做衛星真是如履薄冰。前些日子，日本發射了一顆X射線衛星上天，就因為發錯一個指令，導致衛星解體。

這六年來，團隊中的每個人都承擔了巨大的壓力。然而，壓力之下，也促使人成長。令常進欣慰的是，這支團隊中的不少年輕人已經可以獨當一面。比如，好幾個技術能手去了另一顆太陽探測衛星的團隊做主任設計師；還有幾位去了四川錦屏山，參與PandaX暗物質探測項目的升級。

除了利用「悟空」傳回的數據做科研，常進又有了探測暗物質更多的想法。「天上從來不會掉餡餅。」這是常進的另一句口頭禪，科研的前期積累、技術儲備，都是抓住機遇的必要條件。他已經開始派年輕人去國外學習新技術，同時也開始招募相關人才。

「但人才真的不好招!」常進說，現在最不好找的人才是懂得儀器設計的人，「中國人很少有研製儀器的，因為發論文更容易回國當教授，而做儀器則似乎總是配角。」但在他看來，只有懂儀器又懂物理的跨界人才，才是空間科學項目最需要的。他希望我國的人才培養導向可以有所改變，讓各式各樣的人才都能自由生長，才能為未來出現的國家重大任務需求儲備更多良才。

科學沒有捷徑，「只是我們比別人更能吃苦」

常進出生在江蘇泰興的農村，那裡的年人均收入只有兩萬元，一顆衛星的投入就相當於上萬戶農民的年收入。他父親去世前，最擔心的就是常進把衛星搞砸了——讓這麼多農民都白乾了，那國家一定會把這個「膽大包天」的兒子抓起來的。

▲去年11月，常進和他的團隊在英國《自然》雜誌發表了「悟空」上天530天觀測結果，引起了國際高能物理學界的轟動。

在中國科學院和《自然》雜誌為「悟空」成果舉行的新聞發布會上，《自然》科研中國區科學總監印格致博士讚譽該發現「有潛力改變我們看待宇宙的方式」，並感謝「悟空」團隊將論文投給了《自然》。中科院院長白春禮表示，「悟空」發現的異常信號，如果最後證實是來自暗物質粒子，自然是改變世界的發現，但如果不是，那可能是更令人興奮的發現。

在全世界的矚目面前，常進想做的只有一件事———趕緊回到實驗室做數據分析。他覺得，這才是一個科學家對得起國家給的科研經費所應該做的。

常進出生在江蘇泰興的農村，那裡的年人均收入只有兩萬元，一顆衛星的投入就相當於上萬戶農民的年收入。他父親去世前，最擔心的就是常進把衛星搞砸了——讓這麼多農民都白乾了，那國家一定會把這個「膽大包天」的兒子抓起來的。

就算為了讓父親安心，常進也得小心翼翼、踏踏實實做項目，更何況他的身後還有200多人的團隊。然而，比這一切更重要的是，用了納稅人這麼多錢，來滿足自己的好奇心和夢想，就要擔起責任，用好每一分錢。對他來說，這個機會的得來太不容易了。

在中國科大近代物理系，常進感興趣的就是高能物理。探測高能粒子有三條途徑：宇宙空間、地下裝置、加速器。所以，畢業後，常進就進了紫金山天文台空間天文實驗室。

上世紀八九十年代，我國空間天文基本處於一窮二白的狀態。紫台的空間天文實驗室最低潮時，隊伍從幾十人縮小到不足十人，還年齡偏大、知識老化。怎麼辦？常進想來想去，只有看外國人怎麼干。

1995年起，國際高能物理界開始發展高能電子、伽馬射線的觀測方法。常進敏銳地感覺到，中國可能在這個全球剛起步的領域，實現科學上的「彎道超車」。

1997年，美國宇航局在南極開展了一個名為ATIC(先進薄電離量能器)的氣球探空項目，來觀測宇宙線。他就立刻給項目首席科學家發郵件，建議探測高能電子。

「當時，他們覺得我的想法太瘋狂，一口回絕了我。我用了一年多反覆驗算、證明，說服他們。」常進回憶，美國同行曾經要他在一天內把想法變成程序算出來，他幾乎36小時沒合眼，終於編出程序，用準確的計算結果說服了美國同行，「說實話，我們沒錢，也未必比人家更聰明，但能吃苦，就憑這點，我們才有了今天。」

就這樣，一個中國的普通研究員，不出一分錢，在一個國外研製的探測器和主導的項目上，取得了整個項目最好的結果：宇宙高能電子流量在0.3-0.8TeV能量區間，超過預計流量。

這個發現讓全世界的物理學家都激動不已：普通的宇宙線「源」產生不了那麼多的高能電子，那麼超出的那部分從哪兒來？很可能來源於暗物質。

暗物質是一種因宇宙中存在現有理論無法解釋的現象而假想出的物質，它不帶電荷，不與電子和光子發生作用，能夠穿越電磁波和引力場，是宇宙的重要組成部分。

研究表明，暗物質占宇宙的25%，暗能量佔70%，而我們通常「可見」的物質只佔5%——可以說「暗」的一面主宰著宇宙，但人類迄今尚未找到直接證據。因為暗物質在湮滅之前是「不可見」的，只有湮滅時才能觀測到它。而且ATIC觀測到的高能電子能譜「形狀」與暗物質粒子湮滅非常相似。

只是，ATIC的電子觀測精度還不夠高，還不足以完全排除超出的流量可能來自近地的其他「特殊天體」。即便如此，這也是人類第一次直接探測到來自於這類「特殊天體」的高能電子。

這條曲線就這樣挑動了常進的心弦。怎樣才能放一個更大、更精確的儀器上天去探測？

機會在2005年來臨了。中國科學院空間科學與應用研究中心主任吳季來到紫台，常進一把把他拉進自己辦公室，給他看那條奇特的曲線，並對他說：「讓我造一個更大的儀器，放到太空，我一定能斷定它是不是暗物質湮滅產生的高能粒子!」

2011年，中國科學院啟動空間科學先導項目，暗物質粒子探測衛星成為首批立項的五個項目之一。

四年做出一顆衛星，常進帶著團隊「擼起袖子拚命干」，「沒日沒夜」幾乎成了常態。忙到他記不清到底有哪些重大節點，忙到項目結束時團隊骨幹住進了醫院——「這活兒實在太累了!」

科學，從來沒有捷徑可走。美國造一顆衛星，從開始研製到最後上天，往往需要十幾年時間。憑什麼中國四年可以造完？　這不是「拚命干」就能做到的。其實，在「悟空」立項之前的約十年時間裡，常進參與載人航天、嫦娥工程，了解造衛星、干航天的基本知識，也鍛煉隊伍、儲備人才。也在那段時間裡，他做了一顆小型的暗物質粒子探測器，搭載在實踐衛星上，完成了很多技術的檢驗。

「如果沒有這十年，我們不可能只用四年將『悟空』送上天。」他很清醒，「悟空」能上天，更重要的是國家經濟發展了，實力雄厚了，才有做衛星的機會。上世紀七八十年代，紫台與中國科學院高能物理研究所也曾想合作造一顆衛星，但因國家實力不足，項目中途下馬。

即使有了十年積累，做起來仍然要邁過無數技術難關，還有各種緊急狀況需要應對。常進印象最深刻的一次，是2013年5月，項目組決定將衛星的硅陣列探測器交付給更有經驗的國外團隊來做。這一來，儀器的很多參數都必須要修改，整星上的其他儀器也要隨之變動。當時，牽涉到儀器製造的很多單位都要翻篇重來。但他們都沒有怨言，以最快的速度進行調整。

因為有著同一個夢想，大家都感覺在同一條船上，常進感覺，這個團隊花費在管理上的精力只有10%——設計衛星總體的，不會來干涉儀器研製，盡量以科學家的需求為導向，整個團隊四年來沒有紅過臉。正是對團隊的感恩，當記者採訪常進時，他一再叮囑記者要突出自己的這個團隊!

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