大兵老师的神奇小屋——暗物质探索

文/王依兵 图/麦芽哈哈

距离期末考试只有一个星期了，壮壮、小菲和小天再次来到实验楼一层的尽头。壮壮问：“这个学期很快就要结束了，你们都复习好了吗？”小天说：“先别管复习不复习，那是不是说假期就快要到了啊？”小菲调侃道：“你天天啥事不干，就盼着寒假呢。”小天撇撇嘴：“难道你们不是吗？”

说着，壮壮注意到墙上浮现出一幅画，于是对另外两人说：“你们看！这儿有一幅画！”

小天凑近一看说：“这个我熟啊，不就是《西游记》里的人物嘛。有孙悟空、唐僧、猪八戒，还有哪吒！”

小菲却说：“中间还有一个，你怎么跳过去没说啊？”

小天挠挠头笑了一下说：“我没看出来是谁呗。”

小菲说：“你不是很熟吗，这都不认识？是二郎神啊。看他的眉心处，有第三只眼啊！”

壮壮看了半天，说：“这有乘号和等号，看起来是一个算式，问号肯定就是进门的密码了。孙悟空的‘悟’谐音是5，唐僧也叫三藏法师，所以他代表3。”

小天连忙喊道：“猪八戒肯定是8，二郎神是2，哪吒是三太子，所以是3，放一起就是……”

小菲接着说：“就是53×823 等于……你有计算器吗？”

壮壮摆摆手，说：“我会珠心算，这个答案是43619。”说完壮壮立刻跑到光影虚拟密码盘跟前去输入密码，但是输完前三个数，密码盘就变成了红色，发出“嘀”的一声，显示密码错误。

“为什么不对呢？”壮壮百思不得其解。

小天想了想，说：“密码是三位数，现在的数超过三位了。中间应该有的人不代表数字才对。”

说完，小天径直向密码盘走了过去，输入了“421”这个三位数，密码盘显示绿色，神奇小屋的门再一次打开了。

壮壮和小菲一起问道：“哪个人不代表数字啊？”

小天得意地笑着说：“你们想想二郎神的名字叫什么，不就知道了？”小天边说边进了神奇小屋。

小菲一拍脑袋说：“对啊！真有你的！”壮壮在最后，一边疑惑一边跟着向里走。

天上的“孙悟空”

大兵老师早已等候多时，他问：“今天的谜题有意思吧？”

小天和小菲说：“有意思！太有意思了。”

壮壮心有不甘地说：“大兵老师，我一开始就想到了是人物名谐音，是不是跟你还挺有默契的？唉，虽然起跑快，但是中间跑偏了，结果还是让小天先猜出了答案。”

大兵老师笑着说：“没事，起码开了个好头，下次还有机会再抢答嘛。今天出这个题目是因为我国发射的一颗卫星的名字就来源于《西游记》里的重要角色，它就是悟空号！”

小天惊讶道：“小说里的孙悟空会翻筋斗云，能飞到天上去，没想到现实中天上还真有个‘悟空’啊。”

大兵老师说：“没错。2015 年12 月17 日，我国在酒泉卫星发射场用长征二号丁火箭成功发射了悟空号。”

小菲问：“那是个探测卫星吗？它主要是做什么用的？”

大兵老师回答：“是的。它的主要作用是探测暗物质，所以它的名字也叫暗物质粒子探测器，英文简称DAMPE。”

壮壮问：“暗物质是很暗弱的天体吗？”

看不见摸不着的暗物质

大兵老师答道：“暗物质并不是暗弱的天体。科学家在分析星系等大尺度宇宙结构的时候，总是发现它们被观测出来的运动和引力与理论计算的结果不吻合。比如星系外围的天体按引力计算，应该比内部的运转速度慢很多，可实际观测结果表明外围天体的运转速度明显高于计算结果。这可能暗示着，在星系中存在一些我们没有探测到的物质。于是科学家就给这种物质起名叫作暗物质。

“另外，根据爱因斯坦的广义相对论，大质量天体会造成周围时空的扭曲，我们隔着一个大质量天体看它后面的天体会被放大，就像用放大镜看东西一样，这种效应叫作引力透镜效应。但是观测结果表明这种放大的效果高于理论计算出的结果，也表明其中可能有暗物质在‘捣鬼’。根据宇宙微波背景辐射的数据推算，宇宙中暗物质的总量非常大，差不多是普通物质总量的6.3 倍之多呢。暗物质和我们能观测到的物质性质都不一样，它不发光，也没有电磁力，除了引力以外几乎不和其他物质相互作用。可以说，它是一种看不见摸不着的神秘物质。”

小菲疑惑道：“既然看不见摸不着，那悟空号又怎么能探测到呢？”

大兵老师点点头说：“这个问题问得非常好。科学家认为，虽然暗物质无法被直接探测到，但是它在缓慢衰变过程中会产生一些可以被探测到的物质，比如正负电子、正反质子、伽马光子、中微子等。因此在宇宙中探测这些粒子的信息就可以间接地研究暗物质了。”

悟空号的本领

小天追问道：“那具体是探测什么信息呢？”

大兵老师回答：“这说起来就比较复杂了。悟空号内部负责探测暗物质产生粒子的核心部分由四个探测器组成，分别是塑闪阵列探测器、硅微条径迹探测器、电磁量能器和中子探测器。有了它们，悟空号就可以分辨探测到粒子的电荷量、运动方向、携带能量和种类等信息。这些先进的探测器让悟空号有了‘火眼金睛’的本领。”

小菲又问：“悟空号已经探测到暗物质了吗？”

大兵老师说：“悟空号发射以来已经取得了很多激动人心的科学成果，最突出的就是它直接探测到了粒子能量的光谱断点——当粒子的数量与它们的能量相对应时，本应形成一条平滑的曲线，但是悟空号却发现曲线上存在明显的断点，这个断点学名就叫光谱断点，这很可能就是暗物质造成的，当然这还需要科学家进一步验证。悟空号还有很多其他发现，比如它经常收到一个名字叫作CAT-102 的活动星系核发出的伽马射线，为科学家研究大质量黑洞提供了线索；它还测量了正负电子能谱的精确数据，获得了能段最高的硼/碳、硼/氧宇宙射线粒子比能谱。这些成果都为我们研究宇宙、研究暗物质提供了新的科学依据。”

“‘悟空’太了不起了！”小菲感叹道。

小天晃晃脑袋，说：“我怎么有点儿听不懂啊，云里雾里的。”

大兵老师微笑道：“这很正常，今天讲了很多你们没听过的专业名词。你们只要继续努力学习，总有一天可以把这些都搞明白的。相信到那时候，人类对宇宙的认识也会更进一步。”

“那是不是意味着，现在我们得先好好复习，准备期末考试考个好成绩啊？”小菲边说边瞥了小天一眼。

壮壮学着小天的语气说：“当然我最盼望的还是放假啦！”

小天尴尬地说：“怎么都冲我来啊？我也没说我不复习嘛！”

三个同学互相对视，笑成一团。大兵老师说：“学习很重要，休息也很重要，只有劳逸结合才能健康成长。大家赶紧回家休息吧，等期末考试完咱们再见！”

◎悟空号内部结构