大兵老師的神奇小屋
——暗物質探索

文/王依兵 圖/麥芽哈哈

距離期末考試只有一個星期了，壯壯、小菲和小天再次來到實驗樓一層的盡頭。壯壯問：“這個學期很快就要結束了，你們都復習好了嗎？”小天說：“先別管復習不復習，那是不是說假期就快要到了啊？”小菲調侃道：“你天天啥事不干，就盼著寒假呢。”小天撇撇嘴：“難道你們不是嗎？”

說著，壯壯注意到墻上浮現出一幅畫，于是對另外兩人說：“你們看！這兒有一幅畫！”

小天湊近一看說：“這個我熟啊，不就是《西游記》里的人物嘛。有孫悟空、唐僧、豬八戒，還有哪吒！”

小菲卻說：“中間還有一個，你怎么跳過去沒說啊？”

小天撓撓頭笑了一下說：“我沒看出來是誰唄。”

小菲說：“你不是很熟嗎，這都不認識？是二郎神啊。看他的眉心處，有第三只眼啊！”

壯壯看了半天，說：“這有乘號和等號，看起來是一個算式，問號肯定就是進門的密碼了。孫悟空的‘悟’諧音是5，唐僧也叫三藏法師，所以他代表3。”

小天連忙喊道：“豬八戒肯定是8，二郎神是2，哪吒是三太子，所以是3，放一起就是……”

小菲接著說：“就是53×823 等于……你有計算器嗎？”

壯壯擺擺手，說：“我會珠心算，這個答案是43619。”說完壯壯立刻跑到光影虛擬密碼盤跟前去輸入密碼，但是輸完前三個數，密碼盤就變成了紅色，發出“嘀”的一聲，顯示密碼錯誤。

“為什么不對呢？”壯壯百思不得其解。

小天想了想，說：“密碼是三位數，現在的數超過三位了。中間應該有的人不代表數字才對。”

說完，小天徑直向密碼盤走了過去，輸入了“421”這個三位數，密碼盤顯示綠色，神奇小屋的門再一次打開了。

壯壯和小菲一起問道：“哪個人不代表數字啊？”

小天得意地笑著說：“你們想想二郎神的名字叫什么，不就知道了？”小天邊說邊進了神奇小屋。

小菲一拍腦袋說：“對啊！真有你的！”壯壯在最后，一邊疑惑一邊跟著向里走。

天上的“孫悟空”

大兵老師早已等候多時，他問：“今天的謎題有意思吧？”

小天和小菲說：“有意思！太有意思了。”

壯壯心有不甘地說：“大兵老師，我一開始就想到了是人物名諧音，是不是跟你還挺有默契的？唉，雖然起跑快，但是中間跑偏了，結果還是讓小天先猜出了答案。”

大兵老師笑著說：“沒事，起碼開了個好頭，下次還有機會再搶答嘛。今天出這個題目是因為我國發射的一顆衛星的名字就來源于《西游記》里的重要角色，它就是悟空號！”

小天驚訝道：“小說里的孫悟空會翻筋斗云，能飛到天上去，沒想到現實中天上還真有個‘悟空’啊。”

大兵老師說：“沒錯。2015 年12 月17 日，我國在酒泉衛星發射場用長征二號丁火箭成功發射了悟空號。”

小菲問：“那是個探測衛星嗎？它主要是做什么用的？”

大兵老師回答：“是的。它的主要作用是探測暗物質，所以它的名字也叫暗物質粒子探測器，英文簡稱DAMPE。”

壯壯問：“暗物質是很暗弱的天體嗎？”

看不見摸不著的暗物質

大兵老師答道：“暗物質并不是暗弱的天體。科學家在分析星系等大尺度宇宙結構的時候，總是發現它們被觀測出來的運動和引力與理論計算的結果不吻合。比如星系外圍的天體按引力計算，應該比內部的運轉速度慢很多，可實際觀測結果表明外圍天體的運轉速度明顯高于計算結果。這可能暗示著，在星系中存在一些我們沒有探測到的物質。于是科學家就給這種物質起名叫作暗物質。

“另外，根據愛因斯坦的廣義相對論，大質量天體會造成周圍時空的扭曲，我們隔著一個大質量天體看它后面的天體會被放大，就像用放大鏡看東西一樣，這種效應叫作引力透鏡效應。但是觀測結果表明這種放大的效果高于理論計算出的結果，也表明其中可能有暗物質在‘搗鬼’。根據宇宙微波背景輻射的數據推算，宇宙中暗物質的總量非常大，差不多是普通物質總量的6.3 倍之多呢。暗物質和我們能觀測到的物質性質都不一樣，它不發光，也沒有電磁力，除了引力以外幾乎不和其他物質相互作用。可以說，它是一種看不見摸不著的神秘物質。”

小菲疑惑道：“既然看不見摸不著，那悟空號又怎么能探測到呢？”

大兵老師點點頭說：“這個問題問得非常好。科學家認為，雖然暗物質無法被直接探測到，但是它在緩慢衰變過程中會產生一些可以被探測到的物質，比如正負電子、正反質子、伽馬光子、中微子等。因此在宇宙中探測這些粒子的信息就可以間接地研究暗物質了。”

悟空號的本領

小天追問道：“那具體是探測什么信息呢？”

大兵老師回答：“這說起來就比較復雜了。悟空號內部負責探測暗物質產生粒子的核心部分由四個探測器組成，分別是塑閃陣列探測器、硅微條徑跡探測器、電磁量能器和中子探測器。有了它們，悟空號就可以分辨探測到粒子的電荷量、運動方向、攜帶能量和種類等信息。這些先進的探測器讓悟空號有了‘火眼金睛’的本領。”

小菲又問：“悟空號已經探測到暗物質了嗎？”

大兵老師說：“悟空號發射以來已經取得了很多激動人心的科學成果，最突出的就是它直接探測到了粒子能量的光譜斷點——當粒子的數量與它們的能量相對應時，本應形成一條平滑的曲線，但是悟空號卻發現曲線上存在明顯的斷點，這個斷點學名就叫光譜斷點，這很可能就是暗物質造成的，當然這還需要科學家進一步驗證。悟空號還有很多其他發現，比如它經常收到一個名字叫作CAT-102 的活動星系核發出的伽馬射線，為科學家研究大質量黑洞提供了線索；它還測量了正負電子能譜的精確數據，獲得了能段最高的硼/碳、硼/氧宇宙射線粒子比能譜。這些成果都為我們研究宇宙、研究暗物質提供了新的科學依據。”

“‘悟空’太了不起了！”小菲感嘆道。

小天晃晃腦袋，說：“我怎么有點兒聽不懂啊，云里霧里的。”

大兵老師微笑道：“這很正常，今天講了很多你們沒聽過的專業名詞。你們只要繼續努力學習，總有一天可以把這些都搞明白的。相信到那時候，人類對宇宙的認識也會更進一步。”

“那是不是意味著，現在我們得先好好復習，準備期末考試考個好成績啊？”小菲邊說邊瞥了小天一眼。

壯壯學著小天的語氣說：“當然我最盼望的還是放假啦！”

小天尷尬地說：“怎么都沖我來啊？我也沒說我不復習嘛！”

三個同學互相對視，笑成一團。大兵老師說：“學習很重要，休息也很重要，只有勞逸結合才能健康成長。大家趕緊回家休息吧，等期末考試完咱們再見！”

◎悟空號內部結構