據中國科學院公佈，暗物質粒子探測衛星“悟空”有充分數據證實，在太空中測量到瞭電子宇宙射線的一處異常波動。這一波動此前從未被觀測到，意味著中國科學傢取得一項開創性發現，且有可能與暗物質相關。該成果於北京時間３０日由國際權威學術期刊《自然》在線發表。
“悟空”首席科學傢、中科院紫金山天文臺副臺長常進介紹，電子宇宙射線的正常能譜變化應該是一條平滑曲線，但根據“悟空”觀測數據，在１．４萬億電子伏特（ＴｅＶ）的超高能譜段突然出現劇烈波動，呈現一個“尖峰”。這表明，此處必然有一個全新的物理現象。
這一現象是否就是科學傢苦苦追尋的暗物質蹤跡？常進表示，根據現有的探測數據量和理論模型，目前還無法做出斷定。但這一疑似暗物質的蹤跡，是近年來科學傢離暗物質最近的一次重大發現，也將打開人類觀測宇宙的一扇新窗口。
“ ‘ 悟空 ’ 的最新發現，是引領性原創成果重大突破。”中科院院長白春禮說，如果後續研究證實這一發現與暗物質相關，將是一項具有劃時代意義的科學成果，即便與暗物質無關，也可能帶來對現有科學理論的突破。
當前主流科學界認為，人類已經發現的物質隻占宇宙總物質量不足５％，剩餘部分由暗物質和暗能量等構成。由於暗物質無法被直接觀測，與物質相互作用也很弱，人類至今對它知之甚少。揭開暗物質之謎，被認為是繼哥白尼的日心說、牛頓的萬有引力定律、愛因斯坦的相對論、量子力學之後，人類認識自然規律的又一次重大飛躍。
精細結構、“奇異”電子信號、關鍵拐折 …… 成果中大量出現的專業用語令公眾困惑：科學傢究竟找到瞭暗物質嗎？如果找到的是暗物質粒子，對人類而言有什麼用？萬一找到的不是暗物質，意義何在？
找到暗物質瞭嗎？
“悟空”首席科學傢、中科院紫金山天文臺副臺長常進表示，首批成果中最令人興奮的是發現瞭１００多個“奇異”電子，隨著電子數量的進一步積累，才能進一步提高該發現的置信度，為人類打開新的觀測宇宙窗口。
11 月 27 日，暗物質粒子探測衛星“悟空”首批科學成果新聞發佈會在中國科學院舉行。新華社記者 金立旺 攝
中科院院士吳嶽良分析，從目前數據分析看，這些“奇異”電子信號可能有兩個來源，要麼來自暗物質湮滅，要麼來自超新星遺跡或是脈沖星。“從目前來看，來自前者的可能性似乎更有說服力。”
一旦國際科學界進一步認可其來自暗物質起源，人類就可以根據“悟空”的探測結果獲知暗物質粒子的質量、湮滅率，以及太陽系附近的暗物質團塊分佈等信息，這些都是以前無法得到的。
“Ｍａｙｂｅ，ｍａｙｂｅ，ＹＥＳ，”《自然》中國區科學總監印格致（ＥｄＧｅｒｓｔｎｅｒ）則從另一角度闡述科學發現與公眾認識之間的“距離”：“每一次發現新的信號，科學界都會為之震動，公眾則會反復追問：找到暗物質瞭嗎？科學傢卻隻能回答：可能吧。在前沿科學研究領域，這樣的對話可能會延續很多很多年，直到多個方向的研究成果反復互證，科學傢們才會最終宣佈：是的！我們找到瞭！”
在１１月２７日舉行的首批科學成果發佈會上，媒體一直在追問常進何時能找到暗物質。對此，常進表示：“我目前的工作是做好衛星數據的搜集與分析工作。確認找到暗物質，一定是個漫長的過程，需全球科學傢協力探索。”
找到暗物質有什麼用？
暗物質被稱為“世紀之謎”。２０世紀初，荷蘭天文學傢奧爾特等多位科學傢相繼提出，宇宙中存在發光很弱或者不發光的暗物質。
“悟空”首席科學傢、中科院紫金山天文臺副臺長常進在中國科學院發佈暗物質粒子探測衛星首批科學成果（11 月 27 日攝）。新華社記者 金立旺 攝
暗物質是什麼？以何種形式存在？和人類又會產生怎樣的聯系 …… 謎底的揭開，或許會與牛頓力學、愛因斯坦相對論一樣，開啟人類新的物理時代。
“作為宇宙構成部分中超過２５％的存在，怎麼可能沒有用？”吳嶽良院士說，否則何來星系和宇宙結構，何來銀河系、太陽系甚至我們人類？
中科院院長白春禮說，基礎科學從發現到應用往往動輒以百年為計量單位，而這種影響必然是顛覆性的。有瞭相對論和量子力學，才有瞭航天、半導體和互聯網。作為當今世界最前沿的科學話題，相信暗物質發現的作用，不會亞於它們。
“對科學的追求，是人類社會不斷進步的主要動力。”常進說，暗物質的作用我們現在無從得知，但尋找暗物質的工作每天都在影響我和我的團隊成員。也許再過１００年，我們的後代日常生活都離不開暗物質突破後產生的新的理論。
不是暗物質也很重要？
對於常進而言，他目前最關心的是，接下來“悟空”所捕捉到的這些“奇異”電子信號是否還會持續增加；一年後，能否達到科學發現所要求的精度。
“無論是不是暗物質，都將是一個重要的新現象。”常進表示。
在中國科學院紫金山天文臺，“悟空”科學應用系統副總師范一中在介紹研究成果（11 月 2 日攝）。新華社記者 李響 攝
長期以來，科學界普遍認為在１．４ＴｅＶ以上的高能段是一片“沙漠”，但“悟空”正在進行的工作有望證明，這裡其實“風光旖旎”。“物理學界現有的理論模型遠不能解釋關於宇宙的所有疑問，期待 ‘ 悟空 ’ 能夠破舊立新。”暗物質衛星科學應用系統副總師范一中說。
白春禮則認為，如果研究最終確定發現瞭新粒子，是暗物質，這無疑非常重要。但如果不是暗物質，也意義重大。“耗資１００億美元建造的歐洲核子對撞機撞出一個上帝粒子，驗證瞭理論學傢的預測，使其得到瞭諾貝爾獎。而我們如果用不到１億美元就找到新粒子，意義更加非凡。”
延伸閱讀：首批科學成果的三宗“最”
中國暗物質粒子探測衛星“悟空”於北京時間３０日正式公佈首批重要科學成果。這隻來自中國的“頑猴”出手不凡，僅兩年的觀測結果就發現瞭前所未有的現象，或有望揭開暗物質的神秘面紗。
“悟空”究竟“能”在哪？此次發現是否合乎當初的科研目標？有可能取得的成果將會是何種級別 …… 暗物質衛星科研團隊為公眾分析首批科學成果的三宗“最”。
最“經濟適用”的衛星
花費小、本領大，看得清、測得準。談到２０１５年底發射的暗物質衛星“悟空”，專傢一致給予“性價比”很高的評價。
搭載暗物質粒子探測衛星的長征二號丁運載火箭升空（2015 年 12 月 17 日攝）。新華社記者 金立旺 攝
天文學傢發現，銀河系外圍恒星圍繞銀河系中心旋轉的速度“太快”，因此，在銀河系中除瞭可見物質之外，一定還有其他看不見的物質，他們合在一起的引力“拉著”這些天體，使其不至於由於速度過高而飛離銀河系。為此所做的計算表明，這些看不見的物質總量是普通物質的５倍以上，它們就是“暗物質”。
“悟空”在太空中的任務，就是通過間接方法，捕捉暗物質湮滅、衰變的蛛絲馬跡。在這一方面，造價數億至數十億美元的費米衛星、阿爾法磁譜儀目標類似，但“悟空”項目耗資不到１億美元，堪稱“經濟適用”的典范。
雖然花錢少，但本領一點不打折。衛星首席科學傢常進介紹，“悟空”在同類設備中擁有工作能段最高、能量分辨率最高、粒子鑒別本領最強３項“絕技”。
“ ‘ 悟空 ’ 具有百萬選一不出錯、同時看１００萬倍能量范圍的能力。說 ‘ 火眼金睛 ’ 一點也不為過。”常進說。
最“意外”的發現
“悟空”降妖伏魔，源於兩次“意外”。
１９９７年，美國宇航局在南極開展南極長周期氣球項目ＡＴＩＣ，主要目標是觀測高能宇宙射線，電子、伽馬射線本不在觀測之列。
“這是個機會！”常進意識到，美國選擇的南極，是地球上觀測高能電子獨一無二的窗口。他一遍遍給南極項目負責人發郵件，闡述自己的觀測構想。
經過一年多驗算、證明，這一最初被認為“瘋狂”的計劃最終得到支持。此後７年，常進３次參與南極觀測，在３０００多萬個宇宙線粒子裡成功找到２１０個超出正常能譜的高能電子。２００８年，以常進為第一作者的論文在《自然》雜志發表。在文中，常進論述瞭電子“超出”可能來自暗物質湮滅，“搭便車”的研究最終獲得瞭國際矚目的成就。
在地處四川南部地底 2400 米的中國錦屏地下實驗室，PandaX 實驗組的研究人員對設備進行維護（2016 年 6 月 28 日攝）。新華社記者 薛玉斌 攝
第二次“意外”出現在“悟空”上天後。衛星科學應用系統副總師范一中說，本來所有的註意力都放在以前實驗結果中的“超出”能段，誰也沒想到，在更高的１．４ＴｅＶ能量處，會再發現異於正常能譜的“奇異”電子。
“這可能會是 ‘ 悟空號 ’ 最重要的發現。科學就是這樣，無心插柳、種瓜得豆，你永遠不知道下一秒會有什麼驚喜。”范一中說。
最令人期待的成果
“從未預想的成果”“激動人心的發現” …… 對於此次公佈的“悟空”成果，《自然》中國區總監印格致毫不吝惜地給予瞭極高評價。
雖然目前積累的粒子數量還不足以確證“發現”，“悟空”在１．４ＴｅＶ處捕捉的“奇異”電子，依然引起瞭物理學者的強烈關註。
２０１３年，歐洲核子中心確認發現被譽為“上帝粒子”的希格斯玻色子。物理學標準模型６１種基本粒子的最後一塊拼圖歸位。但這並不是宇宙的最終答案。功德圓滿的模型如果不能突破，也意味著對宇宙新知的探索即將步入一片沙漠。
范一中說，１．４ＴｅＶ能量處的“奇異”電子信號如果得到確認，將超出常規天文模型的解釋范疇，要麼來自暗物質湮滅，要麼來自宇宙中某種奇特的“新型加速器”。
“現在看來，最有可能的解釋是來源於暗物質。”中科院院士吳嶽良說。
“粒子物理領域已經進入下半場，希望 ‘ 悟空 ’ 能夠得分。按照目前的進度，我們的第二批科學成果預計將在明年底發表。”常進說。
記者陳芳、董瑞豐、蔣芳、蔡玉高、王玨玢
