9月17日，在全國物理科普大會上，中科院高能物理所研究員張雙南表示，中國科學(xué)家正在積極準(zhǔn)備發(fā)起“探索極端宇宙”國際大科學(xué)計劃，該計劃將通過兩項衛(wèi)星任務(wù)，解開六大極端宇宙謎題。
“對物質(zhì)與宇宙的探索是人類文明的重大標(biāo)志。”張雙南說，過去50年里，人類研究了“無窮小”的粒子物理問題與“無窮大”的宇宙問題，逐步驗證和完善了粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型和宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型。
但是，“目前，極端起源、極端能量、極端天體、極端引力、極端磁場、極端密度領(lǐng)域還存在六大問題。”張雙南說。
他表示，在極端起源方面，宇宙大爆炸極端過程產(chǎn)生的暗物質(zhì)和普通物質(zhì)的比例約是6：1，但是目前還沒有發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子。在極端能量方面，高能宇宙線的能量比人造加速器的能量至少高一億倍，但是其極端粒子加速的過程還不清楚。在極端天體領(lǐng)域，宇宙中的高能伽馬射線源很可能是宇宙極端高能粒子加速器，但是目前的巡天研究還沒有完全認(rèn)證。
針對這三個問題，中國發(fā)起并領(lǐng)導(dǎo)了空間高能宇宙輻射探測設(shè)施（HERD）項目，以歐洲為主的10個國家將參加并提供約三分之一的等價實物貢獻(xiàn)。張雙南表示，HERD項目計劃于2025年安裝在中國空間站上的空間天文和粒子天體物理實驗，預(yù)計在軌運(yùn)行10年以上。
“HERD將以最高靈敏度搜尋暗物質(zhì)，探究宇宙線起源的世紀(jì)之謎，開展高靈敏度的高能伽馬射線巡天和監(jiān)視，并探索脈沖星導(dǎo)航的新體制。”張雙南說。
今年5月，HERD項目建議書順利通過由意大利空間局和中國科學(xué)院空間應(yīng)用總體部組織的聯(lián)合評審。評審組認(rèn)為，HERD致力于解決前沿科學(xué)問題，其科學(xué)目標(biāo)獨(dú)一無二，載荷方案滿足需求并具有2025年發(fā)射可行性，國際合作方案切實可靠。
與此同時，增強(qiáng)型X射線時變與偏振空間天文臺（eXTP）項目將重點(diǎn)研究另外三大待解謎題。
張雙南表示，在極端引力方面，黑洞提供了宇宙中最強(qiáng)的引力場，但是在這種極端引力條件下會發(fā)生什么現(xiàn)象還沒有精確的觀測結(jié)果。在極端磁場方面，中子星提供了宇宙中最強(qiáng)的磁場，但是在這種情況下真空漲落會產(chǎn)生什么還沒有直接的觀測結(jié)果。在極端密度方面，中子星內(nèi)部的物質(zhì)密度在宇宙中最高，但是其內(nèi)部是由中子還是夸克物質(zhì)組成的仍然是未解之謎。
“歷經(jīng)10年預(yù)研，eXTP的關(guān)鍵技術(shù)已有突破，它將通過觀測一奇二星（黑洞、中子星和夸克星），理解三極端（引力、磁場和密度）物理規(guī)律。”張雙南說。
記者了解到，該衛(wèi)星工程將由中國牽頭，提供衛(wèi)星平臺、火箭和測控系統(tǒng)，建設(shè)地面支撐系統(tǒng)與科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，國外合作方以提供部分地面站和科學(xué)數(shù)據(jù)中心的形式參與合作，此外，中方與歐方將各牽頭負(fù)責(zé)兩個載荷。
“HERD和eXTP都提出并且預(yù)研了超過10年，創(chuàng)新性強(qiáng)、技術(shù)成熟度高，形成了國際合作團(tuán)隊并長期開展了大量的合作，由這兩個項目構(gòu)成的國際大科學(xué)計劃，很可能是中國有史以來發(fā)起并領(lǐng)導(dǎo)、由最多發(fā)達(dá)國家實質(zhì)性貢獻(xiàn)的最大型國際合作科學(xué)項目。我們已經(jīng)做好了2025年前發(fā)射的科學(xué)、技術(shù)和國際合作的準(zhǔn)備。”張雙南說。
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