“搭便车”的偶遇：暗物质卫星首席科学家常进的20年求索

来源：智网新闻
2017-11-30

常进资料图

2017年11月30日，《自然》发表了悟空的首批重要成果。“沙漠”之外的“风光旖旎”，被中国人掀开一角。中科院院长白春礼说，中国科学家已经从自然科学前沿重大发现和理论的学习者、继承者、围观者，逐渐走到舞台中央。

“搭便车”迈出第一步

如今在网络上搜索常进的名字，暗物质是排第一的关联词。其实，二者相遇颇为巧合。

从中国科大近代物理系毕业后，常进在位于南京市的紫金山天文台研究了二十多年的宇宙高能电子、高能伽马射线。然而，高能粒子并不像名字听起来那样“高能”，因流量太弱唯有高性能探测器才有机会观测它们。

20年前，我国在该领域的研究几近荒漠。常进想要走出“沙漠”，似乎只剩下“搭便车”一条路。

1997年，美国宇航局在南极开展了一个名为“ATIC”（先进薄电离量能器）的气球探空项目，用来观测宇宙线。远在中国的常进研究发现，“ATIC”只观测宇宙线？太浪费了！

“我直接给项目首席发邮件提建议。一开始美国人看不起我，我就用了一年多反复验算、证明，说服他们。运气很好，气球放上天就发现了高能段的流量‘超出’。”如今说起这段往事，常进有些轻描淡写。

常进的师弟，也是“悟空”的科学应用系统总设计师伍健却至今还会感慨：“很多人说他运气好，一下就找到了捷径。但很少有人去想，一个中国普通研究员，不出一分钱的探测器，如何打动了一个国外主导的项目。”

2000年底，重达两吨的ATIC观测设备在南极升空，并在离地面37公里的高空完成了人类对高能电子的首次成功观测。依靠常进的建议，得到了该项目最有价值的发现：“超”——高能电子流量在3000-8000亿电子伏特能量区间超出理论模型的预计流量。

2008年11月20日，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。这是科学家第一次发现宇宙高能电子异常，使得人们认识到探测高能电子意义重大。

“气球试验是我进入这个领域最关键的一步。”常进表示，虽然与空间卫星相比，气球试验观测结果精度不是很高，本底也很大，但关键的是找到了一种观测高能电子和伽马射线的简单方法，不需要特别昂贵的探测器，国内也可以干。

“天上不会掉馅饼”

在“悟空”首批成果发布会上，媒体记者追问：“常首席，悟空的这些成果分别发现于什么时间？能具体给捋一捋时间线吗？”常进踌躇了一会儿说：“就是没日没夜地干，真记不清了。”

中国科学院空间科学与应用研究中心主任吴季却还记得，12年前，在一台DOS系统的电脑屏幕前，年轻的常进向他展示“超出”图像时激动的表情。“他跟我说，如果我能做一个更大的探测器放在空间，一定能发现了不起的风景。”

在紫金山天文台暗物质卫星实验室，暗物质卫星的图文张贴在过道的墙上，常进每天上班下班都要看上几遍。“撸起袖子加油干，天上不会掉馅饼。”常进说，这句话就是他的座右铭。

——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年无休无止的数据分析。

ATIC是一个气球试验，相比现在的空间设备，太简单了，加上原初的科学目标根本不是电子，用来观测高能电子存在许多问题，困难很大。“那些未解之谜整天在脑子里抓着、挠着，他根本就不休息。”常进的夫人是脑科医生，一度发现自己的丈夫神情恍惚，嘴里总在嘀咕，突然之间说有了一个新的“idea”，然后马上跑到实验室编一个程序来演算。

——从找到暗物质探测的“钥匙”，到2015年底“悟空”发射成功，又是10年百折不挠的技术攻关。

悟空团队骨干郭建华说还记得为卫星奔波的几年，常进带领大家不断攻关创新，找到了最经济适用的技术路线。对比来看，“悟空”的研制费用仅是美国FERMI望远镜和阿尔法磁谱仪的1/7和1/20。

悟空团队骨干胡一鸣说：“他总是反复强调，我们是和世界上最厉害的一帮人竞争，我们比他们聪明？不可能。只有肯吃苦，比他们多花几倍的时间和精力，也许还有一点机会。”

——此后的进度被按下了“快进键”，“悟空”从正常运转到取得首批成果，只用了不到2年。

早上醒来先看前一天卫星数据的总结报告，每晚看完当天已下载数据分析才能入眠。“我出生在江苏泰兴一个普通的农民家庭，父亲在世时一年大概能挣两三万元，而一颗卫星的造价则是7亿元。”常进说，空间试验没有任何改正错误的机会，一个很小的错误都可能造成卫星失败，几百人多年的努力就白费了，所以我们每个人必须对得起国家的这份信任与支持，对得起团队多年的努力，认真负责地干好自己的事情。

科学探索有苦，但更多的是乐趣

年轻时就爱琢磨宇宙的常进经常会提及爱因斯坦的一句话：宇宙中最不可理解的事，是宇宙居然是可以理解的。但他随即又加了后半句：“宇宙现在仍然是不可理解的。”

“悟空”的首批成果表明，“沙漠”之外还有风光旖旎。暗物质有何利用前景？是不是能源？会不会找到外星人？……一个个问题向常进抛来。

“ 悟空在1.4万亿电子伏特处，确实发现了异于正常能谱的超高能电子，但积累的样本数量还不够，还没有完全排除统计涨落。我们需要时间，也需要一点幸运。”常进说。幸运的是，国家目前正加大对科技的投入，加上多年坚持的人才政策，中国正处于科学发展的黄金时代。

人类对暗物质的孜孜以求究竟能换来多少看得见摸得着的改变？对于常进和他的团队来说，走出人类认知局限的“沙漠”原本就是驱动他们投身科学的“初心”，在这条路上，有苦，但更多的是乐趣。