《风行星云》“悟空”发现的是什么？

    这一次科学团队发布的成果是“获得了高能电子宇宙射线能谱”，基于530天的数据，从28亿个高能粒子里面选出了150万个高能电子，它观测的能段从25个GeV（1GeV=10亿电子伏）到5个TeV。
    先来解释下能谱，能谱可理解为展示了在不同能量范围内有多少粒子。接下来我们再看看“悟空”获得的高能电子宇宙射线能谱有什么有意思的特征呢？两个。
    1)电子能谱在大约0.9TeV能量处呈现出一个拐折；
    2)在能量约1.4TeV处发现一个尖峰状精细结构。
    那这两个特征有什么意义呢？
    （1）根据理论预测，如果考虑暗物质直接湮灭成正负电子对或者脉冲星的相对论性星风的贡献，那么探测到的宇宙射线电子能谱将会出现拐折，只是前者造成的拐折更陡些。拐折的细节情况还需细节分析。假设出现的拐折在1TeV附近，差别定性的差别可见图3，但鉴于暗物质和脉冲星的具体物理参数还不清楚，所以定量的差别与图3所示不同。
    为了寻找1TeV处的拐折，科学家们也是做了不少实验。2008年和2009年，高能立体视野望远镜系统（H.E.S.S.)的观测数据展示了类似迹象，但由于误差很大，不能明确下结论。空间探测器阿尔法磁谱仪试图找到这个拐折，却也未能实现。空间实验Fermi-LAT的结果也未显示拐折。这一次，“悟空”号的结果则清晰无误地测量出了这个拐折。
    发布会上，“悟空”的首席科学家常进表示，“这个拐折澄清了TeV电子的能谱行为，为判断TeV以下的部分高能电子宇宙射线是否来自于暗物质湮灭提供了关键性的数据。”言简意赅，也让人意犹未尽。究竟是怎样关键性的数据呢？笔者查阅了“悟空”团组公开的一篇预印版论文【4】，文中详细探讨了能谱的解读。比如，鉴于“悟空”数据的高准确度，这个拐折能很好地限制模型参数，综合其它的观测结果，就能排除一些暗物质模型。这篇论文指出，这个拐折的物理起源，很可能是低能和高能电子宇宙射线源分布特征的差异体现。关于这部分的详细解读可参见【2】。
    （2）第二个特征则是之前所有人都没有预期到的新现象，“悟空”号率先观测到的，之前的所有实验中都没有看到类似现象。
    这意味着可能在宇宙空间中存在质量约1.4TeV的新粒子，或许就是人们长期以来苦苦搜寻的暗物质粒子。当然还有一种可能是源于脉冲星的极端相对论正负电子对风的贡献。但需要记住，这还是初步证据，统计显著性还不够，还需要在这个能量范围收集到更多的数据。
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