紫金山天文台宇宙高能电子观测新发现在学界引起热议

11月20日出版的《自然》杂志，除刊登紫金山天文台与国外同行合作的宇宙高能电子观测新发现《宇宙电子在3000-8000亿电子伏特能量区间发现“超”》外，同时以罕见的3篇文章从不同角度介绍该发现。该发现可能是人类第一次发现暗物质粒子湮灭的证据。

第一篇以介绍第一作者的形式（First Author），访问了该文第一作者紫金山天文台常进研究员。

第二篇以新闻形式“electron bump may confirm dark matter”，报道了该文的主要结果，并采访了国际知名科学家。美国费米国家实验室Dan Hooper博士，Hooper认为ATIC的结果可以有多种解释，其中“暗物质湮灭绝对是最夺人心魄”(That is certainly the sexiest of the possibilities,)。该结果同时暗示宇宙存在额外维，那将“令人欣喜若狂” (It is wild) 。意大利罗马大学的物理教授Aldo Morselli,认为，尽管脉冲星可以加速电子到很高的能量，但ATIC的能谱形状很难用脉冲星来解释。

第三篇是评论“A message from the dark side”，从粒子物理和天文学的角度讨论了该发现对目前暗物质研究的意义。Nature 邀请了美国科学院 Youself M. Butt博士对该结果进行了专评。Butt 认为ATIC结果暗示的暗物质质量与WMAP测量结果几乎一致，但问题是普通的暗物质分布模型无法解释如此高的流量，太阳系附近可能存在一个大的暗物质团。另外Butt也认为目前的观测还无法排斥“特殊天体”源，如脉冲星，微脉冲星，黑洞等。

21日出版的美国《科学》以“Excess Particles From Space May Hint at Dark Matter”为题，对该结果进行报道，并邀请多位专家进行评论。法国原子能研究院Marco Cirelli教授认为，ATIC数据和Pamela数据完全吻合，Pamela只看到开始升起，而ATIC看到了整个形状，同时看到了下降。如瑞典斯德歌尔摩大学暗物质模型专家，Larr Bergstrom认为， ATIC看到的下降，更像暗物质湮灭。

英国《物理世界》采访了多位专家。美国宾夕法尼亚州大学的Stephane Coutu教授认为，ATIC结果和Pamela结果完全吻合，两个探测器都指出了在100-800GeV之间存在还不被人了解的“物理”。发现暗物质湮灭令人激动，但还需要很长的时间去证明。加利福尼亚大学Piero Madau教授认为，发现暗物质在太阳系附近湮灭令人激动，但还要等待其他实验证实。

美国《今日物理》(Physics Today)将ATIC观测数据与Pamela做了比较。《今日物理》认为，费米望远镜可能的发现，有可能对暗物质研究帮助很大。从多个探测器的观测情况看，暗物质问题在不短的将来可能得到解决。

此外，新华社，路透社，新科学家，美国宇航局（NASA）网站、美国国家地理杂志，福布斯财经频道等新闻媒体均在第一时间报道了该重大发现。

综合以上各种评论，学界认为在宇宙电子3000-8000亿电子伏特能量区间新发现的“超”可能是暗物质湮灭，但还需要进一步观测。从目前暗物质的探测趋势来看，有两个探测内容显得意义重大。

1、宇宙电子在300-800GeV处的流量变化。如果是暗物质湮灭，流量会有一个急剧的变化，这是区分“暗物质”和“天体源”的一个重要判据。ATIC尽管在800GeV处发现流量“下降”，但由于事例数还很少，目前下结论还为时过早。如果能够高能量分辨探测300-800GeV处的高能电子能谱变化情况，对研究暗物质粒子物理性质意义重大。

2、高能电子在300-800GeV处的方向性。由于目前的暗物质模型还无法解释ATIC和Pamela看到的“高”流量。如果能够高空间分辨探测300-800GeV处的高能电子方向变化情况，对宇宙暗物质分布，及物理性质意义重大。

要探测以上两个重要物理量，必须要利用空间平台，原因之一是800GeV处的电子探测很容易被大气电子污染，原因之二是只有长时间观测才能将这个问题弄清楚。