龙虎网讯 (记者 罗湘雨)今年是暗物质粒子探测卫星“悟空”上天遨游的第七个年头,在距离地面500公里的轨道上,“悟空”正在用“火眼金睛”捕捉着“隐身”的暗物质留下的“蛛丝马迹”。而来自中国科学院紫金山天文台的研究员袁强便是捕捉这“蛛丝马迹”的猎手之一。
在日常中坚守“平常”
暗物质被称为“宇宙幽灵”,它无处不在却也从未被直接观测到。
2015年12月17日,我国首颗空间粒子探测卫星“悟空”,在酒泉卫星发射中心升空。彼时,袁强还在国外从事高能天体物理研究。在得知卫星成功发射的同时,袁强接到了来自紫金山天文台的科研邀请,简单地考虑后他选择回到南京,开启暗物质的求索之旅。
“‘悟空’是我选择回来的直接原因,因为它不仅开启了我国空间高能粒子物理星载观测的新时代,也意味着我们拥有了海量高品质的‘新鲜’观测数据,这些数据就是科研的基石。”袁强说道。
“悟空”每天绕地球飞行15圈,捕捉约500万高能宇宙线粒子,当它飞越我国的三处接收站点上空时,便会将当天采集的粒子信息传回地面。袁强的日常工作之一便是将这些海量信息“解码”、重新“组装”,还原出目标粒子是什么种类、具有多少能量、到达时间是否均匀、方向分布有无特殊性等信息,为后期捕捉暗物质粒子湮灭或衰变后留下的“痕迹”打下基础。
精确测量电子能谱、绘出迄今最精确的高能质子和氦核宇宙线能谱,科研成果入选中国科学十大进展、中国十大天文科技进展……“悟空号”取得瞩目成果的“一大步”都得益于袁强与团队成员日复一日推倒重来的“一小步”。
在未知中寻找“方向”
作为我国首颗空间粒子探测卫星,“悟空”自诞生之时便肩负三个使命:一是暗物质粒子探测,二是宇宙线起源与传播,三是伽马射线天文研究。目前,袁强的研究重点主要集中于宇宙线的起源与传播。
人类对于宇宙线的研究已有百年之久,但关于“它从哪里来、如何获得加速、又怎样传播”的答案仍然是“未知”。袁强的目标便是在这“未知”中窥见一丝光亮。
“宇宙线的发现,为我们打开了认识未知宇宙的一扇窗。但对于中国学者来说没有经验可以借鉴,我们能做的便是在未知中一次次地寻找方向。”袁强是这样说的也是这样做的。
2018年,袁强和同事在构建探测器模型用于模拟验证的过程中碰见了一个“硬骨头”,模拟的结果始终与实际数据存在偏差。为了排查出问题所在,袁强与同事预设各种能想到的因素并进行反复验证,最终发现偏差来源于探测器所用材料说明书中的元素丰度和实际丰度存在差别。通过实测材料元素丰度,改进了输入模型,终于获得正确的模拟结果。
再次回忆起当时的场景,袁强仍旧激动无比,于他而言,每个实验中取得的“小确幸”,都是探索未知路上的“航向标”。不论是“嫦娥”奔月,还是“祝融”探火,乃至“悟空”探寻暗物质粒子,像袁强这样的研究者所追求的都是一个统一的目标——“把我们所身处的宇宙看得更清楚”。
在传承中面向“未来”
从“借船出海”研究高能宇宙线,到“悟空”问鼎苍穹,再到暗物质探测走向国际前沿……一批批“有担当、不放弃、重传承”的“悟空”号卫星载荷与科学团队的研究者守正创新、匠心攻关,让我国在暗物质探测领域实现了从“跟跑”到“并跑”的跨越。
作为这个平均年龄仅有34岁的团队中的一员,袁强也肩负起了科技人才培养的重任。与他的办公室仅有一墙之隔的会议室便是他与学生日常研究探讨的地方,只要不出差一有空闲,袁强便会与学生探讨研究中的“新发现”“新问题”,为他们提供解决问题的“新思路”。“带学生和做科研一样,没有捷径可走,我能做的便是身体力行完成日常工作中的每个‘小目标’,潜移默化激发他们对于自己研究的兴趣。”袁强说道。
科研之余,袁强也有自己的小爱好——用文字记录下“悟空”探索宇宙的故事。在他最近所写的科普文章《一个宇宙线硼原子核的银河历险记》中,他以一个宇宙线硼原子核的视角生动写下了“硼”从诞生到遇到“悟空”再到走向“灭亡”的完整一生。在他看来,这样的科普不仅让大众了解浩瀚无垠的宇宙,也在无形中播撒一颗颗奔赴星辰大海的“种子”。