“悟空”首席科学家常进：20年求索，得以与暗物质“偶遇”

2017年11月30日，《自然》发表了悟空的第一个重要成果。“沙漠”外面的“美丽风景”被中国人发现了。中国科学院院长白春礼表示，中国科学家已经逐渐从自然科学前沿重大发现和理论的学习者、继承者和旁观者，转移到舞台的中心。

“免费搭车”迈出第一步

今天，暗物质是互联网上搜索常用名称的头号相关词。事实上，这两个人相遇完全是巧合。

来源:*电视台新闻

从中国科技大学现代物理系毕业后，常进在南京紫金山天文台研究了20多年的宇宙高能电子和高能伽马射线。然而，高能粒子并不像名字听起来那么“高能”，因为流动太弱，只有高性能的探测器才有机会观察它们。

二十年前，中国在这个领域的研究几乎是空白。常进想走出“沙漠”，似乎只有一个“免费搭车”。

1997年，美国宇航局在南极洲启动了一个名为“ATIC”(高级薄电离规)的气球探测计划，以观察宇宙射线。中国最近的研究发现，“ATIC”只观察宇宙射线？真是浪费！

“我直接给项目负责人发邮件建议。一开始，美国人看不起我，我用了一年多的反复检查和证明来说服他们。幸运的是，当气球飞上天空时，发现高能区的流速超过了。”现在说起过去，往往会变得有些淡淡地。

“悟空”科学应用系统的总设计师、常进的弟弟吴健仍然感慨:“很多人都说他很幸运，马上就找到了一条捷径。但很少有人想到一个普通的中国研究员，一个一分钱都不付的探测器，如何能打动一个外国主导的项目。”

2000年底，两吨重的ATIC观测设备在南极洲发射，并在离地面37公里的高度首次成功观测到高能电子。根据常进的建议，获得了该项目的最有价值的发现:“在3000-8000亿电子伏特的能量范围内，超高能电子通量超过了理论模型的预测通量。

2008年11月20日，常进的论文《宇宙电子在3000-8000亿电子伏的能量范围内发现“超级”发表在《自然》杂志上。这是科学家第一次发现宇宙中高能电子的异常，使人们意识到探测高能电子的重要性。

"气球测试是我进入这个领域最关键的一步."常进说，虽然气球测试结果不太准确，与空间卫星相比背景也很大，但关键是要找到一种观测高能电子和伽马射线的简单方法，这种方法不需要特别昂贵的探测器，而且可以在中国进行。

"没有馅饼会从天上掉下来。"

在第一批“悟空”成果的新闻发布会上，媒体记者问:“常，这些成果是悟空什么时候分别发现的？你能详细画出时间线吗？”常进犹豫了一会儿，说道，“我只是日夜工作。我真的记不起来了。”

中国科学院空间科学与应用研究中心主任吴季(音译)仍然记得，12年前，在一台DOS系统的电脑屏幕前，年轻的张进向他展示了他“超越”图像时的激动表情。“他告诉我，如果我能制造一个更大的探测器并把它放在太空中，我一定会发现很棒的风景。”

在紫金山天文台的暗物质卫星实验室里，暗物质卫星的图片和图片被贴在走廊的墙上，而且每天在工作中经常被观看几次。“卷起袖子，擦干。天上不会有馅饼。”常进说，这句话是他的座右铭。

——从南极数据“异常”的发现到2008年论文的发表，常进经历了7年无休止的数据分析。

ATIC是一个气球测试。与目前的太空设备相比，它太简单了。此外，最初的科学目标根本不是电子。观察高能电子有许多问题和困难。“那些悬而未决的谜语整天在他脑海里不停地挠来挠去。他根本不休息。”常进的妻子是脑科医生。她曾经发现她的丈夫看起来神志不清，嘴里总是喃喃自语。突然，她说她有了一个新的“想法”，并立即跑到实验室编译一个程序来计算它。

——从找到暗物质探测的“关键”到2015年底“悟空”的成功发射，这是又一个坚持不懈的技术研究十年。

悟空团队的骨干郭建华说，他仍然记得几年来为卫星奔波的日子，常进带领大家不断解决关键问题和创新，找到了最经济适用的技术路线。相比之下，“悟空”的开发成本仅为美国费米望远镜和阿尔法磁谱仪的1/7和1/20。

悟空团队的骨干胡一鸣说:“他总是反复强调，我们在和世界上最好的帮派竞争。我们比他们聪明吗？不可能。只有当他们愿意吃苦，花费比现在多几倍的时间和精力，也许还有一点机会。”

-此后，按下了“快进”按钮。“悟空”用了不到两年的时间就从正常运行中取得了第一个成果。

当我早上醒来的时候，我首先阅读了前一天卫星数据的总结报告。每天晚上，直到我读完那天下载的数据分析，我才能入睡。“我出生在江苏泰兴的一个普通农民家庭。我父亲一年挣大约2万到3万元，而一颗卫星的成本是7亿元。”常进说在太空测试中没有机会改正错误。一个小错误可能导致卫星失败，数百人多年的努力都白费了。因此，我们每个人都必须不辜负国家的信任和支持，不辜负我们团队多年来的努力，认真负责地做好我们的工作。

科学探索是痛苦的，但更有趣。

当我年轻的时候，我喜欢思考宇宙的不断进步。我经常提到爱因斯坦的话:宇宙中最不可理解的事情是宇宙是可理解的。但是他立即补充了第二句:“宇宙仍然是不可理解的。”

《悟空》的第一个结果表明，除了“沙漠”，还有美丽的风景。暗物质的前景如何？是能量吗？外星人会被发现吗？& hellip& hellip这个问题一个接一个地被不断推进。

“悟空的确发现了超高能电子，它不同于1.4万亿电子伏的正常能谱，但积累的样本数量不够，统计波动也没有完全排除。我们需要时间和一点运气。”常进说。幸运的是，中国目前正在加大对科技的投资，而由于其长期的人才政策，中国正处于科学发展的黄金时代。

人类对暗物质的追求能带来多少有形的变化？对常进和他的团队来说，走出人类认知局限的“沙漠”最初是驱使他们进入科学的“第一心脏”。在这条路上，有艰辛但更有乐趣。

原题:“搭便车”的历史遭遇——暗物质卫星“悟空”首席科学家20年的探索