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 暗物质的存在已经有很强的证据，但暗物质究竟是什么，直到目前还不清楚。暗物质探测成为目前科学界最大热点之一。紫金山天文台多年来与美国、德国、俄罗斯有关单位合作，利用美国南极长周期气球探测器“ATIC”，希望通过长时间观测高能电子或伽玛射线寻找并研究暗物质粒子。
在国家自然科学基金的资助下，课题组历经10年的艰苦探索，取得了如下重要的发现和进展。
1、利用常规宇宙线探测器观测电子和伽玛射线。美国南极长周期气球项目ATIC,本来只能观测质子，氦核等强子宇宙线。1998年开始，常进等人利用该探测器上的高分辨BGO量能器，发展出一种简单的方法，使得普通的宇宙线探测器也可以观测高能电子和伽玛射线。这个方法纠正了此前观测高能电子和伽玛射线必须通过大型探测器的传统观点，可以大大节省探测器重量。
2、2000年ATIC第一次南极观测发现高能宇宙电子能谱在300-800GeV之间与理论模型相比有一个很强的“超”。2000年开始常进等人就开始研究该“超”物理机制。
3、2002年ATIC在南极进行了第二次观测，结果与第一次吻合很好，表明300-800GeV之间的“超”很可能是一个新发现。
4、2007年ATIC在南极进行了第四次观测（其中一次失败），三次观测结果基本吻合。多年的研究表明，电子能谱在300GeV-800GeV能量区间的超，很可能是人类第一次发现暗物质粒子湮灭的迹象。观测结果与暗物质理论预言的Kaluza-Klein
粒子模型（粒子质量620 GeV）吻合得很好。该结果如果正确，不光是解决暗物质是什么这个难题，同时暗示宇宙存在额外维，可能导致物理学方面的重大突破。但由于气球观测精度不够，目前还不能完全排除，该“超”来自于地球附近的“特殊天体”。
上述研究结果对于暗物质粒子探测和研究具有重要的科学意义。成果发表在2008年Nature（2008年11月20日）。该成果发表以后获得世界的广泛关注。Nature，Science等刊物邀请专家进行评论。仅美国有六十多家新闻媒体在文章发表的第一天对该结果进行了报道。英国《物理世界》，《新科学家》，《今日物理》，美国《国家地理》，《发现》等刊物都邀请了专家进行了评论。连《纽约时报》《福布斯》等主流媒体也在头版对该结果进行了报道。该工作入选了美国物理学会评出的2008世界十大物理进展和欧洲物理学会评出的世界十大物理进展。 |
