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全景回顾“悟空号”暗物质粒子探测卫星研发历程，展现中国科技工作者如何通过自主创新，实现空间科学领域自立自强，缔造暗物质空间探索的中国方案！众多科研故事首度披露，在对“悟空号”立项设计、工程实施、在轨运行过程的鲜活刻画中，直面挑战、协同攻关、甘于奉献的科学家形象跃然纸上！暗物质是黑洞吗？轴子暗物质怎么像茅山道士一样“穿墙而过”？暗物质是冷的、温的还是热的？……深入浅出的暗物质科普，大量直观的精美图示，零基础小白也能洞察宇宙最深邃的奥秘！一线科学家全方位解读“悟空号”最新科研成果，从揭示暗物质存在的“电子尖峰”，到神秘的宇宙线“福布斯下降”，一个个“从0 到1”的重大科学突破，引领中国暗物质研究实现从跟跑到领跑的跨越！中国科学院蔡荣根院士、王赤院士，“夸父一号”首席科学家甘为群研究员倾情推荐！内含精美大拉页，从大爆炸到万物终结，万亿年宇宙历史可视化，构建宏大宇宙观！精致装帧，高档纸张印刷，首批刷边限量版，融合科学与艺术！
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| 內容簡介： |
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本书是系统描绘中国首颗天文卫星——“悟空号”暗物质粒子探测卫星前世今生的里程碑式科普著作。全书以“悟空号”的诞生运行为主线，既深度剖析了暗物质研究的科学脉络——从历史渊源、观测证据到国际竞争格局，又全景展现了“悟空号”从工程研制到重大成果取得的壮阔征程。书中独创性地将高能天体物理前沿知识与大国重器研发运行过程中的科学家故事相融合，以深入浅出的笔触向大众揭示了该卫星如何在基础薄弱的背景下，以震惊世界的4年超常规速度实现从立项到升空的跨越，并在升空后凭借“火眼金睛”接连取得多项领跑全球的重量级科学成果。通过对卫星独特设计方案、技术攻坚细节及科研群像的鲜活刻画，本书不仅彰显了中国暗物质研究对当代物理学革命的推动意义，更立体呈现了中国科技工作者“敢为天下先”的创新精神与协同攻关的团队力量。
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| 關於作者： |
韦大明 主编
著名天体物理学家，中国科学院紫金山天文台研究员，国家杰出青年科学基金获得者，入选全国“百千万人才工程”。长期从事高能天体物理方面的前沿课题研究，在宇宙伽玛暴的余辉物理和辐射机制、引力波电磁辐射对应体的研究等方面取得有世界影响力的创新性成果。
中国科学院紫金山天文台 编著
我国自己建立的第一个现代天文学研究机构，被誉为“中国现代天文学的摇篮”，国际一流的综合性天文研究机构。聚焦暗物质粒子探测、空间天文、行星科学等战略领域，牵头研制“悟空号”暗物质粒子探测卫星、“夸父一号”太阳探测卫星等国家重大科技基础设施。
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| 目錄：
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序1——蔡荣根院士
锻造“火眼金睛”，在太空中寻找暗物质踪迹
序2——王赤院士
悟空号开启中国空间科学新时代
第1章 探秘宇宙的黑暗面
1.1 何为暗物质 4
1.2 为什么相信暗物质存在 16
1.3 科学竞争：寻找暗物质还是修改引力理论 27
1.4 暗物质是冷的、温的还是热的 31
1.5 暗物质会引发新一轮物理学变革吗 36
第2章 上天入地追捕“幽灵”
2.1 捕捉暗物质粒子的方法 45
2.2 探测暗物质的国际大科学装置 56
2.3 上天入地去南极——中国的暗物质探索路线 70
2.4 研究暗物质究竟有什么用 82
第3章 “火眼金睛”炼成记
3.1 要想看得更清楚，只有到太空去 89
3.2 “火眼金睛”长啥样 109
3.3 看得远又看得准，核心载荷攻坚记 124
3.4 打破顽冥须“悟空”：暗物质粒子探测卫星的命名 146
3.5 “悟空”发射记 150
3.6 100 分的“优等生” 157
第4章 太空悟道
4.1 “悟空”是怎样工作的 166
4.2 一鸣惊人的首秀 174
4.3 “悟空”眨了眨眼 181
4.4 太空新收获 188
4.5 “悟空”的“师父”和“师兄”们 194
4.6 未来的暗物质探测 213
4.7 八年悟道，惊喜不断 226
第5章
5.1 暗物质研究新进展与前景展望 240
5.2 粒子暗物质与宇宙演化 251
5.3 悟空号的“史前史”及对科研创新的思考 265
5.4 深渊里的呼唤：触碰隐藏的暗物质文明（科幻） 275
5.5 暗物质引擎：你们是远航一代！（科幻） 285
参考文献 292
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| 內容試閱：
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序1 锻造“火眼金睛”，在太空中寻找暗物质踪迹
中国科学院院士 蔡荣根
现代天文观测表明，宇宙的主要成分是暗物质和暗能量，前者约占当今宇宙的27%，后者约占68%，而发光的普通物质只占约5%，它们共同主宰着宇宙的命运。遗憾的是，目前暗物质和暗能量的主要观测证据几乎全部来自引力观测效应，在没有厘清暗物质与暗能量的本质之前，无法断言这些观测效应是目前的主流引力理论——广义相对论不完善所导致的。事实上，确实有科学家构造了新的引力理论来直接解释现有的天文观测现象，但这方面的努力尚未取得成功。相反，目前的主流观点认为，暗物质可能是由超越粒子物理标准模型的新基本粒子构成的，因此可以通过非引力探测实验来探测暗物质。
国际上暗物质的探测在20 世纪下半叶已经开始受到重视，但国内该领域的研究在当时几乎处于空白状态。1998 年，情况有了改变，当时中国科学院紫金山天文台的青年学者常进提出了一种新的方法，可以利用比较薄的量能器到太空中可靠地探测电子宇宙线。理论上，暗物质粒子可能通过湮灭或者衰变产生高能电子宇宙线，它们在能谱和空间分布上与普通天体源加速出的电子宇宙线有一定的区别，如果这些电子宇宙线能够被合理地证认出来，就可以测得暗物质的质量、湮灭截面等关键物理参数。因此，精确测量电子宇宙线为探测暗物质提供了一条新途径。常进在1998 年取得的数据分析方法的突破，奠定了悟空号暗物质粒子探测卫星（Dark Matter Particle Explorer，DAMPE）的物理设计基础。
那时的常进单枪匹马，在国内还没有什么影响力，更没有平台，因此他把目光投向了国际合作。当时美国在南极利用一个名为先进薄电离量能器（Advanced Thin Ionization Calorimeter， ATIC）的长周期气球实验项目探测核素宇宙线，由于探测器较薄，项目原来的科学目标中并不包含电子宇宙线。常进认为，该探测器完全可以探测电子宇宙线，并利用束流试验数据的分析结果说服了该实验组。2008 年，ATIC 项目组发表了研究论文，发现电子宇宙线能谱与宇宙线传播模型相比存在显著的超出，这种超出被认为可能是暗物质湮灭的信号。这篇论文在国际上产生了巨大反响，作为论文第一作者的常进也成为国际上电子宇宙线探测的权威专家。由于ATIC 项目并不是为探测电子宇宙线设计的，而且当时我国已经在考虑发展自主的天文卫星，因此常进及时地提出了暗物质粒子探测卫星计划。该项目于2011 年底正式立项，2015 年卫星被正式命名为悟空号，并在当年底顺利发射，实现了我国天文卫星以及空间高能粒子探测零的突破。
作为我国首颗天文卫星，悟空号受到了社会各界的高度关注，几乎是家喻户晓。《悟空传：暗物质空间探索的中国方案》一书从悟空号团队工程技术人员和科学研究人员的实际经历出发，从多个角度讲述了一支主要由青年人组成的科研队伍在缺经验、缺人手、时间紧、任务重的窘迫环境下，如何团结协作、攻坚克难、共同成长的动人故事，充分展示了中国科学家勇于创新、不畏困难、敢于挑战、协同攻坚的科学精神。我长期从事引力理论和宇宙学的研究，也一直关注着暗物质领域的研究进展。我对悟空号团队的深入了解始于2009 年，当时吴岳良院士组织国内的暗物质与暗能量研究团队成功申请到了973 计划（国家重点基础研究发展计划）项目——“ 暗物质、暗能量的理论研究及实验预研项目”，常进作为课题组长领衔“暗物质的空间探测实验研究”，我负责暗能量的理论研究课题。2010—2014 年的这几年，是973 计划项目的执行期，也是暗物质粒子探测卫星工程的关键研发期，我目睹了暗物质粒子探测卫星项目组的蓬勃发展和所经历的种种艰辛。阅读这本书，我眼前又浮现出常进带领团队披荆斩棘、不懈奋斗的感人场景，耳畔又响起他夹杂着泰州方言却激情飞扬的学术讨论。通过上述973 计划项目的合作交流，我与常进也成了好朋友。当悟空号取得第一批科学数据后，我们在国家自然科学基金委领导的支持下，一起推动了一个重点项目群的立项。
现在，悟空号已经9 岁多了，但探测器性能依然良好，依然奋战在寻找暗物质粒子的征程上。暗物质的本质属性作为当代基础物理领域最具挑战性的难题之一，何时能得到彻底解决应该说难以有明确的时间表。但悟空号以我国科学家的原创方法为基础，以国际重大科学问题为导向，作为我国首颗天文卫星，就在部分关键性能指标上国际领先，为搜寻暗物质粒子打开了一个新窗口，也为我国空间科学的发展留下了浓墨重彩的印记。我真诚地祝愿悟空号未来取得更多科学成果，为早日解开暗物质之谜做出重大贡献。
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