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