新華社北京11月30日電 題：“搭便車”的歷史偶遇——暗物質衛(wèi)星“悟空”首席科學家常進的20年求索

　　新華社記者 陳芳 蔣芳 董瑞豐

　　2017年11月30日，《自然》發(fā)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(jīng)從自然科學前沿重大發(fā)現(xiàn)和理論的學習者、繼承者、圍觀者，逐漸走到舞臺中央。

　　“搭便車”邁出第一步

　　如今在網(wǎng)絡上搜索常進的名字，暗物質是排第一的關聯(lián)詞。其實，二者相遇頗為巧合。

　　從中國科大近代物理系畢業(yè)后，常進在位于南京市的紫金山天文臺研究了二十多年的宇宙高能電子、高能伽馬射線。然而，高能粒子并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(fā)現(xiàn)，“ATIC”只觀測宇宙線？太浪費了！

　　“我直接給項目首席發(fā)郵件提建議。一開始美國人看不起我，我就用了一年多反復驗算、證明，說服他們。運氣很好，氣球放上天就發(fā)現(xiàn)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(tǒng)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，并在離地面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(fā)現(xiàn)：“超”——高能電子流量在3000-8000億電子伏特能量區(qū)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(qū)間發(fā)現(xiàn)“超”》發(fā)表在《自然》上。這是科學家第一次發(fā)現(xiàn)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，雖然與空間衛(wèi)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(fā)布會上，媒體記者追問：“常首席，悟空的這些成果分別發(fā)現(xiàn)于什么時間？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，在一臺DOS系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)了不起的風景。”

　　在紫金山天文臺暗物質衛(wèi)星實驗室，暗物質衛(wèi)星的圖文張貼在過道的墻上，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(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)存在“異常”，到2008年發(fā)出論文，常進經(jīng)歷了7年無休無止的數(shù)據(jù)分析。

　　ATIC是一個氣球試驗，相比現(xiàn)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里抓著、撓著，他根本就不休息。”常進的夫人是腦科醫(yī)生，一度發(fā)現(xiàn)自己的丈夫神情恍惚，嘴里總在嘀咕，突然之間說有了一個新的“idea”，然后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(fā)射成功，又是10年百折不撓的技術攻關。

　　悟空團隊骨干郭建華說還記得為衛(wèi)星奔波的幾年，常進帶領大家不斷攻關創(chuàng)新，找到了最經(jīng)濟適用的技術路線。對比來看，“悟空”的研制費用僅是美國FERMI望遠鏡和阿爾法磁譜儀的1/7和1/20。

　　悟空團隊骨干胡一鳴說：“他總是反復強調，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。”

　　——此后的進度被按下了“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衛(wèi)星數(shù)據(jù)的總結報告，每晚看完當天已下載數(shù)據(jù)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，而一顆衛(wèi)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衛(wèi)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(jīng)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。但他隨即又加了后半句：“宇宙現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了異于正常能譜的超高能電子，但積累的樣本數(shù)量還不夠，還沒有完全排除統(tǒng)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，中國正處于科學發(fā)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著的改變？對于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。

（原標題：暗物質衛(wèi)星“悟空”首席科學家常進的20年求索）

來源：http://www.chinanews.com/gn/2017/11-30/8389421.shtml