星光丨翱翔长空问苍天——访暗物质粒子探测卫星首席科学家常进研究员

交汇点讯 500公里外的太阳同步轨道上，来自中国的“悟空”在浩渺的太空中遨游。每天，它以绕地球15圈的速度行进60万公里，自发射至今，“悟空”的“火眼金睛”已经探查４7亿个宇宙高能粒子，努力为人类拨开暗物质的迷雾。

近日，科技周刊报道团队为“悟空”的“师父”，紫金山天文台副台长、暗物质卫星首席科学家常进研究员送上科技顾问聘书。从几近荒漠的研究领域走出，到带领“悟空”翱翔宇宙，常进用20年的脚踏实地，让“悟空”问天。

那时候国家穷

他靠别人的气球“仰望星空”

常进是江苏泰兴的一位普通农家子弟，1992年从中国科大近代物理系毕业后，工作分配到位于南京的中科院紫金山天文台空间天文实验室。去了以后，常进特别吃惊，我国当时的空间天文几乎是一片荒漠。“就好像到汽车厂工作，却发现这个厂一辆汽车都没造出来。”他知道，紫台曾经负责研制一个天文卫星，但那时科研经费不足，后来只能忍痛下马。他能做的，是整天到图书馆，将当时国际上所有的高能天文卫星的资料都认真地读了一遍。

“我赶上了好时候。”常进参加工作后，国家开始加大对航天的投入，1995年开始，常进开始研究高能电子和伽玛射线探测，这在国际上也是刚刚起步，他在实验室里埋头干了3年，却发现自己进步也不大，看来，“闭门造车”行不通！1998年，常进如愿以偿被派往德国学习，在德国，取得了观测方法的突破——他发现，采用高能量分辨的薄探测器也能探测高能电子，巧的是，当时美国人有个名为“ATIC”（先进薄电离量能器）的气球探空项目，把气球放到南极高空后观测宇宙射线。

“这个探测器只观测宇宙线？太浪费了！”常进仔细研究后，认为可以观测高能电子和伽马射线。但是，美国科学家认为这个想法太疯狂。为了说服他们，常进直奔美国，美方要求常进在计算机上算出探测器各种参数。那时，他没有笔记本电脑，只能从零开始，将自己所有的想法编成程序，把各种参数计算出来，再进行核对。几乎36个小时没合眼，他终于通过加速器，让美国人认可了自己的方法，并同意将南极气球实验的数据交给他作电子分析。

“搞科研，有时还需要点运气。”常进回忆当时的惊险说，那么大量的数据、程序，弄错一点点，就别想上气球了。2000年底到2001年初，差不多足球场那么大的气球在南极升空，在离地面37公里的高空，完成了人类对高能电子和伽马射线的首次成功观测。常进的方法，得到了该项目最有价值的发现，以常进作为第一作者的论文《宇宙电子在3000-8000亿电子伏特能量区间发现“超”》发表在《自然》上，犹如一颗石子投入平静的湖面，荡起了空间观测暗物质的波澜，论文发表第一年即被引用400多次。

“气球试验是我进入这个领域最关键的一步。”常进告诉记者，气球实验发现了宇宙射线中高能电子的异常，但这还不能排除其他天体和大气的干扰。“要想看得更清楚，弄清楚这些电子的来源，必须到太空去探测。”

没有浪漫、没有想象

他的世界“全凭数据”说话

“常老师最大的特点是严谨”，同事介绍说，“就是出差回南京，再晚了，他也是先到台里看卫星数据、检查工作”。

实际上，从南极发现的数据存在“异常”，到2008年发出论文，常进经历了7年对庞杂数据无休无止的分析。

在“悟空”立项之前的约十年时间里，常进参与了载人航天、嫦娥工程，了解造卫星、干航天的基本知识，他还做了一颗小型的暗物质粒子探测器，搭载在实践卫星上，完成了很多技术的检验。“如果没有这十年，我们不可能只用四年将‘悟空’送上天。”

2015年12月17日“悟空”发射成功时，大家都欢欣鼓舞、甚至有人喜极而泣，只有常进异常平静，作为项目的首席科学家，他想的是：卫星研制再成功，如果不出科研成果，这还是一颗失败的卫星。他不能忘记父亲临终前的叮咛：“国家拿10个亿给你放卫星，你要搞砸了，不是咱泰兴几万农民一年都白干了？你不能浪费国家的钱啊！”他无法向父亲解释科学探测的不确定性，他只能如履薄冰的日复一日去做好每一件事、精确处理每一个细节、排除每一种想得到的可能……几个月后，当他在火车上第一次看到自己的团队根据卫星探测数据绘制出伽马射线天图时，他的眼泪再也控制不住，因为这张图表明探测器是成功的，没有辜负那么多人的心血。

又一次流泪，是在一个国际会议上，他看到日本人CALET探测器的研究结果后，“他们发射比悟空早4个月，成果却比我们小。那时我就知道，中国人还去日本买马桶盖，但是不会有人到日本买暗物质探测器了。”

基础科研，只有第一，没有第二。“悟空在天上过一天采集的数据，相当于他们（日本）过十五天采集的数据。”“悟空”配备了目前世界上最强的高能粒子捕获设备：有世界上最长的BGO (锗酸铋)晶体为核心制成的BGO量能器，为“悟空”获得世界上最纯净的数据奠定了基础；有分辨率很高的塑闪探测器和硅阵列探测器，以及中子探测器。“悟空”探测器的能量观测动态范围可达100万倍——这相当于同时看清一个有着姚明身高的人，以及他身体上的每一个血液细胞。

国际上，已经在暗物质探测方面耗资数百亿美元。“悟空”团队在外界看来，也有很多神秘的色彩，当记者好奇地询问“时空隧道”之类的概念，常进却泼了一盆冷水，他认为没有数据证实的东西，只能称之为“幻想”，“违背自然规律的奇思妙想，我们不能有，一切要按照规律行事，一切要靠数据说话，大胆猜想的事情留给别人干吧！”

 一个人本事再大，作用也有限的

“我遇上了好时候，拥有个好团队”

经过近两年的数据积累，悟空的第一批科学成果——对高能电子能谱的精确测量结果已在《自然》发表，发现能谱在1.4万亿电子伏特处有奇异的尖峰，这可能是近来年科学家离暗物质最近的一次发现。但常进谨慎地表示，“目前，仍是积累数据阶段，不要做太多预设。”

常进本人，获得了很多荣誉：作为第一作者，与国际同行合作获得的宇宙高能电子观测结果，被美国物理协会和欧洲物理协会分别评选为2008年度世界物理学领域重大研究进展  ；获得全国创新争先奖，国家科技进步二等奖，特等奖（单位）；获得江苏省科技进步一等奖、二等奖，入选全国“百千万人才工程”和江苏省“333跨世纪人才工程”。但在采访中，常进经常会强调，一个人本事再大，作用也有限的。“像爱因斯坦那个时代，靠一个人去解决一个科学大问题，如今已经很难了。只能说我赶上了好时候，我拥有一个好团队。”

常进经常用老鹰捉小鸡的游戏鼓励暗物质团队，“所有人的行动、思想、意志都和核心聚集在一起，这样就不是老鹰捉小鸡，而是神鸡戏老鹰。”

“卫星的成功不是我个人的功劳”。常进说：“这不是客套话，空间科学项目非常复杂，牵涉多门学科、几十家单位、数百个人。其中叶培建院士、黄江川总师给我很多指导，中科院最早意识到暗物质探测的意义，把这个充满不确定性的项目交给我这个无名小卒去担纲。”常进介绍：卫星的4个探测器，也是由不同单位、不同专家、甚至中外联合研制的。一批“最强大脑”的智慧和艰辛成就了“悟空”。

暗物质和暗能量被视为现代物理学和天文学的“两朵乌云”，拨云见日，必将给人类带来一场划时代的变革。

每分每秒，都有无数的暗物质粒子，幽灵一样穿越我们的身体，但我们却感觉不到，根据科学家研究，宇宙中约分布着68%的暗能量和27%暗物质。而我们所看得见、摸得着的普通物质仅占5%，就如同深沉夜幕中几颗闪光的星星。常进说，暗物质本身不可见，但暗物质湮灭或者衰变了的时候，就会产生看得见的粒子，“暗物质的性质作用我们现在无从得知，但是现在，寻找暗物质的工作每天都在影响着我和我的团队成员。”茫茫太空，像是一片未知的狂野，还等待着“悟空”的火眼去发现。

交汇点记者  杨频萍 吴红梅 张宣

编辑: 张宣