張雙南：牽頭國際大科學計劃 解開極端宇宙謎題

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透露，中國科學家正在著手牽頭「探索極端宇宙」國際大科學計劃，該計劃將通過兩項衛星任務，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誌。」張雙南說，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。

宇宙的形成

但是，「目前，還存在極端起源、極端能量、極端天體、極端引力、極端磁場和極端密度等六大研究方向的前沿科學問題亟待解決。」張雙南說。

他表示，在極端起源方面，宇宙大爆炸的極端過程產生的暗物質和普通物質的比例是大約6:1，但是目前還沒有發現暗物質粒子。在極端能量方面，高能宇宙線的能量比人造加速器的能量高至少一億倍，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證認。

針對這三個問題，中國發起並領導了空間高能宇宙輻射探測設施（HERD）項目，以歐洲為主的約10個國家將參加並提供約三分之一的等價實物貢獻。張雙南表示，HERD項目計劃於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視，並探索脈衝星導航的新體制。」張雙南說。

空間高能宇宙輻射探測設施HERD

HERD

今年5月，HERD項目建議書順利通過由義大利空間局和中國科學院空間應用總體部組織的聯合評審。評審組認為，HERD致力於解決前沿科學問題，其科學目標獨一無二，載荷方案滿足需求並具有2025年發射可行性，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台（eXTP）項目將重點研究另外三大待解之謎。

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生什麼現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生什麼還沒有直接的觀測結果。在極端密度方面，中子星內部的物質密度在宇宙中最高，但是其內部是由中子還是夸克物質組成的仍然是未解之謎。

增強型X射線時變與偏振空間天文台eXTP

「歷經10年預研，eXTP的主要關鍵技術已有突破，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）物理規律。」張雙南說。

記者了解到，該衛星工程將由中國牽頭，提供衛星平台、火箭和測控系統，建設地面支撐系統與科學應用系統，國外合作方以提供部分地面站和科學數據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都提出並且預研了超過10年，創新性強並且技術成熟度高，形成了國際合作團隊並且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起並領導的、由最多的發達國家實質性貢獻的、最大型國際合作科學項目。我們已經做好了2025年前發射的科學、技術和國際合作的準備。」張雙南說。（完）

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