张双南：发起国际大科学计划 解开极端宇宙谜题

9月17日，在全国物理学科普大会上，中国科学院高能物理研究所研究员张双南透露，中国科学家正积极准备启动“探索极端宇宙”国际科学计划，该计划将通过两次卫星任务解决六个极端宇宙难题。

"对物质和宇宙的探索是人类文明的重要标志."张双南说，50年来，人类研究了“无限小”粒子物理问题和“无限”宇宙问题，逐步验证和完善了粒子物理和宇宙学的标准模型。

宇宙的形成

然而，“目前，在极端起源、极端能量、极端天体、极端重力、极端磁场和极端密度的研究方向上，仍有六个前沿科学问题亟待解决”张双南说。

他说，就极端起源而言，由大爆炸的极端过程产生的暗物质与普通物质的比例约为6:1，但迄今为止还没有发现暗物质粒子。就极端能量而言，高能宇宙射线的能量至少比人工加速器高1亿倍，但其极端粒子的加速过程仍不清楚。在极端天体领域，宇宙中的高能伽马射线源可能是宇宙超高能粒子加速器，但目前的调查研究尚未得到充分证实。

针对这三个问题，中国启动并领导了空间高能空间辐射探测设施项目。大约有10个国家，主要是欧洲国家，将参与其中，并提供大约三分之一的同等实物捐助。张双南说，HERD项目计划于2025年在中国空间站安装空间天文学和粒子天体物理学实验，预计将在轨道上运行10年以上。

HERD将寻找最高灵敏度的暗物质，探索宇宙射线起源的世纪之谜，进行高灵敏度高能伽马射线巡逻和监视，探索脉冲星导航的新系统。张双南说。

空间高能宇宙辐射探测设施

放牧

今年5月，HERD项目建议书成功通过了由意大利航天局和中国科学院空间应用综合部组织的联合评估。评审小组认为HERD致力于解决前沿科学问题。它的科学目标是独特的。有效载荷方案满足需求，并可在2025年发射。国际合作计划是切实可行的。

与此同时，增强型X射线时变和偏振空间观测站项目将侧重于其他三个未解之谜。

张双南说，就极端重力而言，黑洞提供了宇宙中最强的引力场，但在这种极端重力条件下会发生什么却没有精确的观测。就极端磁场而言，中子星提供了宇宙中最强的磁场，但是在这种情况下没有直接观察到真空波动会产生什么。就极端密度而言，中子星拥有宇宙中最高的物质密度，但它的内部是由中子还是夸克物质组成仍是一个未解之谜。

增强型X射线时变和偏振空间天文台

“经过10年的前期研究，eXTP的主要关键技术取得了突破。它将通过观察一颗奇怪的两颗恒星(黑洞、中子星和克瓦克凯克)，了解三个极端(重力、磁场和密度)的物理规律。”张双南说。

记者了解到，卫星项目将由中国牵头，提供卫星平台、火箭和测控系统，建设地面支持系统和科学应用系统。外国合作伙伴将以提供一些地面站和科学数据中心的形式参与合作。此外，中国和欧洲将分别在两个有效载荷方面领先。

“10多年来，HERD和eXTP都提出并预先研究过，具有强大的创新能力和高度的技术成熟度。他们已经组成了一个国际合作团队，并且长期以来进行了大量的合作。这两个项目形成的重大国际科学项目很可能是中国有史以来发起和领导的最大的国际合作科学项目，最发达的国家做出了重大贡献。我们准备在2025年前启动科学、技术和国际合作。”张双南说。(结束)