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1 # 宇宙譜
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2 # 捕蛇者
進入正題:
首先這個圖叫做:高能電子宇宙線能譜。
紅色:DAMPE,是中科院空間科學戰略先導專項的五顆衛星任務之一,中文名“悟空”,是目前世界上觀測能段範圍最寬、能量解析度最優的暗物質粒子探測衛星,觀測能段是國際空間站阿爾法磁譜儀的10倍,能量分辨比國際同類探測器高3倍以上,這樣的效能決定了它發現暗物質的機率比其他的探測器更高。(讓我們為中國點贊。)
綠色:AMS計劃,即阿爾法磁譜儀計劃(Alpha Magnetic Spectrometer),是由1976年諾貝爾獎獲獎者丁肇中教授領導的科研專案。這是人類第一次在太空中使用粒子物理精密探測儀器和技術的實驗。AMS-02專案所用的磁譜儀將採用超導磁鐵,形成更強的磁場,且不漏磁、不含鐵,更利於太空飛行。
藍色:Fermi,美國費米衛星(Fermi-LAT),FERMI的探測器面積大。
橫軸:Energy,能量;GevGeV(Giga-electron volts)是個能量單位, 表示十億電子伏特。電子伏特代表一個電子在經過1個伏特的電場加速後所獲得的動能。
那個轉折表示:質量為1.4萬億電子伏左右的新物理粒子,科學家推測,它可能就是人們長期以來尋找的暗物質!
如果說有意義,我把它列為哥白尼日心說,牛頓萬有引力定律,愛因斯坦相對論,量子力學後的又一大發現。
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3 # cosmicroadmap
這個圖展示的是宇宙射線中高能電子能譜。所謂能譜,指的是電子數目隨著能量的變化。與此類似的有光譜,即用三稜鏡將太Sunny展成七彩色光那樣,反映出發光強度隨著光頻率或波長的變化。
這個圖的橫軸是電子能量,單位為GeV,即“十億電子伏特”,外華人習慣用10^3, 10^6, 10^9等方式計量大數,G對應於10^9。電子伏特是微觀物理領域常用的一個能量單位,意思是一個電子在1伏特每米的電場裡移動1米的距離所獲得的能量。可見光的能量大約為2 eV,醫院用來透視人體的X光能量大約10萬電子伏特。因此GeV實際上是一個很高的能量,而悟空的資料最高能量達到了5000 GeV。
縱軸通俗地說就是粒子數目,但是為了能夠和別的實驗結果進行對比,將這個數目做了適當的歸一化。可以想象,不同的儀器大小不同,執行時間長短也不一樣,因此將觀測數目除以儀器的有效面積、視場大小、觀測時間,就給出一個稱作流量的物理量。因此這個圖簡單而言就是指不同能量處的粒子數目的多少。更加細節一點,縱軸實際上還乘上了能量的立方,為的是能夠更加清楚地展示能譜結構,因為實際上電子流量隨著能量升高下降得非常快,不做這樣的操作的話看起來就像下圖這樣,看不出任何結構了。
圖中不同顏色的點代表不同實驗的結果,相應的實驗名稱在圖中標出來了。DAMPE是指“悟空”衛星,是DArk Matter Particle Explorer的簡寫。AMS02指阿爾法磁譜儀2號(Alpha Magnetic Spectrometer 2),Fermi指美國的Fermi衛星。
圖中的一條條豎線代表的是誤差範圍,每個測量都有一定的誤差,豎線的長度表示誤差大小。顯然,越短表明測量越精確。至於為什麼不是一條連續曲線,原則上做這個測量就是數數,數不同能量段裡的粒子數目,因為高能粒子數量稀少,往往要在一個較寬的範圍內去數。如果粒子數量很大,那麼可以將每個能量段分得足夠窄(無窮小),這時候看起來就是連續的了。
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應充分相信並肯定發現價值,這些特殊譜線反映了能量強度及波長變化,說明觀測區域發生的事件變化有望鎖定,不失為突破的難得點,位置至關重要,產生的能譜線變化及其時間長短波長都是不易的珍貴資料,它將為建立完善的宇宙動態學理論提供優質的資料參考。