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中国探索宇宙奥秘:解锁宇宙黑暗面的创新征程

   时间:2025-06-19 12:05:35 来源:ITBEAR编辑:快讯团队 IP:北京 发表评论无障碍通道

在无垠的宇宙深处,隐藏着一个令人费解的真相:人类所见的普通物质,仅仅是宇宙总质量的5%。余下的95%,由神秘的暗物质(占比27%)和更为诡异的暗能量(占比68.3%)所占据,它们虽未被直接观测,却悄然主宰着宇宙的结构与演化。

为了揭开这层面纱,中国的科学家们踏上了前所未有的探索之旅,以一系列开创性的科研项目,向宇宙的未知深处发起挑战。

2015年12月,中国首颗天文卫星——“悟空号”成功发射升空,它的任务是探测暗物质粒子。这项工程,对中国而言,是一个从零开始的壮举。在此之前,中国从未建造过太空暗物质探测器,参与研究的单位中,许多都是航天领域的“新兵”。

面对技术上的空白,首席科学家常进院士提出了一个大胆的构想:将地面的加速器移至太空,并扩大探测器的规模。尽管这一想法被视为过于超前,但它直击了宇宙线研究的核心——宇宙射线的能量远超地表加速器,堪称天然的超级实验场。

“悟空号”的研制过程充满了挑战。团队不仅成功攻克了600毫米长BGO晶体生长的难题,造出了全球最长的锗酸铋晶体探测器,还在7万路信号中实现了高精度的粒子鉴别,其难度无异于在2000万人口的城市中准确找出20人且无一认错。经过四年的艰苦努力,探测器终于完成了所有的研制和测试。

2017年,“悟空号”首次观测到电子宇宙线能谱在1.4 TeV处的异常拐折,这一发现被视为暗物质可能存在的关键证据,并发表在《自然》杂志上,入选了“2018年度中国十大科学进展”。至今,“悟空号”仍在轨运行,每日捕获数百万个高能粒子,不断拓展人类对深空的认识。

在贵州的群山之巅,另一项伟大的科学工程——500米口径球面射电望远镜(FAST),正凝视着浩瀚的宇宙。它的灵敏度超越了美国的阿雷西博望远镜2.5倍,是全球最灵敏的单口径射电望远镜。FAST的诞生,源于南仁东22年的坚持与努力。

1994年,南仁东提出建造FAST的设想时,几乎无人看好。为了选址,他携带数百幅遥感图,徒步穿越了西南的险峻山区。在一次勘探中,他遭遇山洪,靠救心丸才艰难返回。他立誓:“找不到洼地,死不瞑目!”技术上的攻关更为艰难,但团队最终研发出了世界首例抗500兆帕应力幅的超高强度钢索,支撑起了FAST的主动反射面。

自2016年落成以来,FAST以惊人的效率拓展了人类的视野。它已探测到超过1000颗新脉冲星,其中包括轨道周期仅53分钟的双星系统(全球最短)。FAST还在射电波段首次捕捉到了微类星体GRS 1915+105的“脉搏”——亚秒级低频准周期振荡。

在四川锦屏山地下2400米处,坐落着全球最深的极深地下实验室——中国锦屏地下实验室。这里的宇宙射线通量仅为地表的亿分之一,是探测暗物质的理想场所。实验室的诞生源于一次跨界合作,清华大学在锦屏水电站隧道贯通后立即意识到了其科学潜力。

然而,在隧道中扩挖实验室风险极高。但国投集团雅砻江公司毅然支持了这一项目。工程团队以三项创新技术化解了难题:抑氡工艺、超纯材料和智能建造。这些创新使得实验室的氡气浓度降至极限,探测器核心区的材料放射性核素含量远低于医用纯净水标准,所有设备均经过低本底辐射检测。

自2010年一期投用以来,上海交大PandaX、清华CDEX等团队相继入驻。2024年二期建成后,实验室空间从4000立方米扩至30万立方米,成为了多学科交叉的国际平台。在暗物质探测方面,PandaX实验对弱相互作用大质量粒子的灵敏度已达到国际前列;在核天体物理方面,实验室建成了世界最强流深地加速器,精确测量了恒星演化的关键反应。

从“悟空号”刺破暗物质的迷雾,到“中国天眼”洞穿百亿光年;从锦屏地心实验室逼近粒子探测的极限,到中国的深空探测项目不断取得新进展,这些“大国重器”背后,凝聚着无数科学家的智慧与汗水。

南仁东的执着、常进的笃定、锦屏建设者的智慧,以及无数科研人员的默默奉献,共同构成了这场认知革命的中坚力量。虽然暗物质与暗能量的本质仍未被完全揭示,但中国的探索已经重塑了国际科研版图,为解开宇宙黑暗面之谜注入了新的希望。

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