11月28日下午,中国科学院院士、中国科学技术大学校长常进教授做客宁波大学“做人做事做学问”名家系列讲座第241讲,以《“悟空号”暗物质粒子探测卫星》为题,在真诚图书馆报告厅与宁波大学的师生们分享了他的科研经历与人生感悟。讲座由宁波大学校长蔡荣根院士主持。
常进院士长期从事空间伽马射线、高能带电粒子,特别是电子的探测技术研发及科学实验。他创新性地发展了一种高能宇宙线电子探测技术,并成功应用于美国南极长周期气球探测ATIC实验。作为首席科学家,他提出并主导实施了“悟空号”暗物质粒子探测卫星项目(中国科学院战略性先导科技专项——空间科学专项的首发星),实现了中国天文卫星从无到有的突破。
在讲座中,常进院士围绕“悟空号”这一当前热门的暗物质探测卫星展开,深入浅出地介绍了暗物质粒子探测与研究的前沿进展。他指出,根据当前的推测,可见物质的总质量约占宇宙总质量的5%,而剩余的95%是不可见的物质——暗物质和暗能量,其中暗物质大约占宇宙总质量的27%。常进院士详细讲述了中国科学家为验证暗物质和暗能量的存在所作出的巨大努力,并以精益求精的态度和高超的技术,成功研制了“悟空号”这颗先进的暗物质探测卫星。
二十多年前,常进院士和团队提出通过空间探测器寻找暗物质粒子碰撞后产生的可见粒子来间接发现暗物质。这一研究方案从最初的提出到最终付诸实施经历了重重困难。从1998年确定科学目标和观测方法,到2011年成功立项卫星探测器,再到2015年最终实现卫星发射,这一过程经历了诸多波折。常进院士介绍道,“悟空号”代表了当时中国最先进的制造工艺。1立方米的探测器集成了75916个子探测器,通过将高能粒子能量转化为光信号和电信号,精确测量粒子的能量、发射方向等特性,探测器的关键性能指标居世界领先水平。2015年12月17日,暗物质粒子探测卫星“悟空号”成功发射,至今已在轨运行9年,获得了目前国际上精度最高的TeV电子宇宙射线探测结果。
那么,“悟空号”在宇宙中到底观测到了什么?常进院士表示,“悟空号”首次直接测量到1TeV处的能谱拐折和1.4TeV处的尖锐能谱结构,虽然目前数据还不足以百分之百确认我们发现了什么,但这些结果隐藏着两类可能的解释:一方面,可能为暗物质粒子的存在提供新的证据;另一方面,可能暗示银河系中存在尚未发现的新的天体。无论哪种解释,都将成为天文学界的重大突破。常进院士强调,希望通过后续收集的海量数据,进一步揭示这些新奇现象背后的物理机制。
蔡荣根校长认为,常进院士所讲述的“悟空号”卫星的研制过程,反映了科学家们不畏困难、勇于创新、精益求精的精神。虽然暗物质是不可见、难以直接探测的,但它与星系形成、宇宙演化等重大科学问题密切相关,是21世纪最重要的科学课题之一。科学家们的使命就是不断探索未知领域,拓展人类认知的边界。蔡校长希望同学们能学习常进院士严谨治学、脚踏实地、仰望星空的精神,这也正是宁波大学“三做”讲座的主旨。
在互动环节中,常进院士耐心解答了现场师生的提问,为大家带来了宝贵的学术启迪。讲座结束后,蔡荣根校长向常进院士赠送了象征宁波文化底蕴的“古越青瓷”纪念品,寓意此次讲座如同古越青瓷一般,字字温润,意蕴深远,值得我们永远珍藏!
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常进,1992年7月毕业于中国科学技术大学获硕士学位,2006年7月获紫金山天文台空间探测博士学位,2019年2月任中国科学院紫金山天文台台长,2020年9月30日任中国科学院国家天文台台长,2019年11月当选为中国科学院院士。现任第二十届中央候补委员,中国科学技术大学校长。常进主要从事空间伽玛射线、高能带电粒子尤其是电子的探测技术方法及科学实验研究。曾获国家自然科学二等奖、国家科技进步特等奖、国家科技进步二等奖、全国创新争先奖状、何梁何利科学与技术进步奖、中国科学院杰出科技成就奖等。