空間高能宇宙輻射探測設施HERD

增強型X射線時變與偏振空間天文臺eXTP 中科院高能物理所供圖

　　9月17日，在全國物理科普大會上，中科院高能物理所研究員張雙南表示，中國科學家正在積極準備發(fā)起“探索極端宇宙”國際大科學計劃，該計劃將通過兩項衛(wèi)星任務，解開六大極端宇宙謎題。

　　“對物質與宇宙的探索是人類文明的重大標志?！睆堧p南說，過去50年里，人類研究了“無窮小”的粒子物理問題與“無窮大”的宇宙問題，逐步驗證和完善了粒子物理標準模型和宇宙學標準模型。

　　但是，“目前，極端起源、極端能量、極端天體、極端引力、極端磁場、極端密度領域還存在六大問題。”張雙南說。

　　他表示，在極端起源方面，宇宙大爆炸極端過程產(chǎn)生的暗物質和普通物質的比例約是6：1，但是目前還沒有發(fā)現(xiàn)暗物質粒子。在極端能量方面，高能宇宙線的能量比人造加速器的能量至少高一億倍，但是其極端粒子加速的過程還不清楚。在極端天體領域，宇宙中的高能伽馬射線源很可能是宇宙極端高能粒子加速器，但是目前的巡天研究還沒有完全認證。

　　針對這三個問題，中國發(fā)起并領導了空間高能宇宙輻射探測設施（HERD）項目，以歐洲為主的10個國家將參加并提供約三分之一的等價實物貢獻。張雙南表示，HERD項目計劃于2025年安裝在中國空間站上的空間天文和粒子天體物理實驗，預計在軌運行10年以上。

　　“HERD將以最高靈敏度搜尋暗物質，探究宇宙線起源的世紀之謎，開展高靈敏度的高能伽馬射線巡天和監(jiān)視，并探索脈沖星導航的新體制?！睆堧p南說。

　　今年5月，HERD項目建議書順利通過由意大利空間局和中國科學院空間應用總體部組織的聯(lián)合評審。評審組認為，HERD致力于解決前沿科學問題，其科學目標獨一無二，載荷方案滿足需求并具有2025年發(fā)射可行性，國際合作方案切實可靠。

　　與此同時，增強型X射線時變與偏振空間天文臺（eXTP）項目將重點研究另外三大待解謎題。

　　張雙南表示，在極端引力方面，黑洞提供了宇宙中最強的引力場，但是在這種極端引力條件下會發(fā)生什么現(xiàn)象還沒有精確的觀測結果。在極端磁場方面，中子星提供了宇宙中最強的磁場，但是在這種情況下真空漲落會產(chǎn)生什么還沒有直接的觀測結果。在極端密度方面，中子星內(nèi)部的物質密度在宇宙中最高，但是其內(nèi)部是由中子還是夸克物質組成的仍然是未解之謎。

　　“歷經(jīng)10年預研，eXTP的關鍵技術已有突破，它將通過觀測一奇二星（黑洞、中子星和夸克星），理解三極端（引力、磁場和密度）物理規(guī)律?！睆堧p南說。

　　記者了解到，該衛(wèi)星工程將由中國牽頭，提供衛(wèi)星平臺、火箭和測控系統(tǒng)，建設地面支撐系統(tǒng)與科學應用系統(tǒng)，國外合作方以提供部分地面站和科學數(shù)據(jù)中心的形式參與合作，此外，中方與歐方將各牽頭負責兩個載荷。

　　“HERD和eXTP都提出并且預研了超過10年，創(chuàng)新性強、技術成熟度高，形成了國際合作團隊并長期開展了大量的合作，由這兩個項目構成的國際大科學計劃，很可能是中國有史以來發(fā)起并領導、由最多發(fā)達國家實質性貢獻的最大型國際合作科學項目。我們已經(jīng)做好了2025年前發(fā)射的科學、技術和國際合作的準備?！睆堧p南說。

　　（原載于《中國科學報》 2018-09-20 第4版 綜合)