【文匯網訊】據新華社報道,2017年11月30日,《自然》發表了悟空的首批重要成果。「沙漠」之外的「風光旖旎」,被中國人掀開一角。中科院院長白春禮說,中國科學家已經從自然科學前沿重大發現和理論的學習者、繼承者、圍觀者,逐漸走到舞台中央。
「搭便車」邁出第一步
如今在網絡上搜索常進的名字,暗物質是排第一的關聯詞。其實,二者相遇頗為巧合。
從中國科大近代物理系畢業後,常進在位於南京市的紫金山天文台研究了二十多年的宇宙高能電子、高能伽馬射線。然而,高能粒子並不像名字聽起來那樣「高能」,因流量太弱唯有高性能探測器才有機會觀測它們。
20年前,我國在該領域的研究幾近荒漠。常進想要走出「沙漠」,似乎只剩下「搭便車」一條路。
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,用來觀測宇宙線。遠在中國的常進研究發現,「ATIC」只觀測宇宙線?太浪費了!
「我直接給項目首席發郵件提建議。一開始美國人看不起我,我就用了一年多反覆驗算、證明,說服他們。運氣很好,氣球放上天就發現了高能段的流量『超出』。」如今說起這段往事,常進有些輕描淡寫。
常進的師弟,也是「悟空」的科學應用系統總設計師伍健卻至今還會感慨:「很多人說他運氣好,一下就找到了捷徑。但很少有人去想,一個中國普通研究員,不出一分錢的探測器,如何打動了一個國外主導的項目。」
2000年底,重達兩噸的ATIC觀測設備在南極升空,並在離地面37公里的高空完成了人類對高能電子的首次成功觀測。依靠常進的建議,得到了該項目最有價值的發現:「超」——高能電子流量在3000-8000億電子伏特能量區間超出理論模型的預計流量。
2008年11月20日,以常進作為第一作者的論文《宇宙電子在3000-8000億電子伏特能量區間發現「超」》發表在《自然》上。這是科學家第一次發現宇宙高能電子異常,使得人們認識到探測高能電子意義重大。
「氣球試驗是我進入這個領域最關鍵的一步。」常進表示,雖然與空間衞星相比,氣球試驗觀測結果精度不是很高,本底也很大,但關鍵的是找到了一種觀測高能電子和伽馬射線的簡單方法,不需要特別昂貴的探測器,國內也可以干。
「天上不會掉餡餅」
在「悟空」首批成果發佈會上,媒體記者追問:「常首席,悟空的這些成果分別發現於什麼時間?能具體給捋一捋時間線嗎?」常進躊躇了一會兒說:「就是沒日沒夜地干,真記不清了。」
中國科學院空間科學與應用研究中心主任吳季卻還記得,12年前,在一台DOS系統的電腦屏幕前,年輕的常進向他展示「超出」圖像時激動的表情。「他跟我說,如果我能做一個更大的探測器放在空間,一定能發現了不起的風景。」
在紫金山天文台暗物質衞星實驗室,暗物質衞星的圖文張貼在過道的牆上,常進每天上班下班都要看上幾遍。「擼起袖子加油干,天上不會掉餡餅。」常進說,這句話就是他的座右銘。
——從南極發現的數據存在「異常」,到2008年發出論文,常進經歷了7年無休無止的數據分析。
ATIC是一個氣球試驗,相比現在的空間設備,太簡單了,加上原初的科學目標根本不是電子,用來觀測高能電子存在許多問題,困難很大。「那些未解之謎整天在腦子裡抓�荂B撓�荂A他根本就不休息。」常進的夫人是腦科醫生,一度發現自己的丈夫神情恍惚,嘴�媮`在嘀咕,突然之間說有了一個新的「idea」,然後馬上跑到實驗室編一個程序來演算。
——從找到暗物質探測的「鑰匙」,到2015年底「悟空」發射成功,又是10年百折不撓的技術攻關。
悟空團隊骨幹郭建華說還記得為衞星奔波的幾年,常進帶領大家不斷攻關創新,找到了最經濟適用的技術路線。對比來看,「悟空」的研製費用僅是美國FERMI望遠鏡和阿爾法磁譜儀的1/7和1/20。
悟空團隊骨幹胡一鳴說:「他總是反覆強調,我們是和世界上最厲害的一幫人競爭,我們比他們聰明?不可能。只有肯吃苦,比他們多花幾倍的時間和精力,也許還有一點機會。」
——此後的進度被按下了「快進鍵」,「悟空」從正常運轉到取得首批成果,只用了不到2年。
早上醒來先看前一天衞星數據的總結報告,每晚看完當天已下載數據分析才能入眠。「我出生在江蘇泰興一個普通的農民家庭,父親在世時一年大概能掙兩三萬元,而一顆衞星的造價則是7億元。」常進說,空間試驗沒有任何改正錯誤的機會,一個很小的錯誤都可能造成衞星失敗,幾百人多年的努力就白費了,所以我們每個人必須對得起國家的這份信任與支持,對得起團隊多年的努力,認真負責地干好自己的事情。
科學探索有苦 但更多的是樂趣
年輕時就愛琢磨宇宙的常進經常會提及愛因斯坦的一句話:宇宙中最不可理解的事,是宇宙居然是可以理解的。但他隨即又加了後半句:「宇宙現在仍然是不可理解的。」
「悟空」的首批成果表明,「沙漠」之外還有風光旖旎。暗物質有何利用前景?是不是能源?會不會找到外星人?……一個個問題向常進拋來。
「悟空在1.4萬億電子伏特處,確實發現了異於正常能譜的超高能電子,但積累的樣本數量還不夠,還沒有完全排除統計漲落。我們需要時間,也需要一點幸運。」常進說。幸運的是,國家目前正加大對科技的投入,加上多年堅持的人才政策,中國正處於科學發展的黃金時代。
人類對暗物質的孜孜以求究竟能換來多少看得見摸得�茠漣幭隉H對於常進和他的團隊來說,走出人類認知局限的「沙漠」原本就是驅動他們投身科學的「初心」,在這條路上,有苦,但更多的是樂趣。
責任編輯:喬一