丁肇中或將解開宇宙奧秘

丁肇中或將解開宇宙奧秘

圖為4月3日，在日內瓦附近的歐洲核子研究中心，諾貝爾獎得主、美籍華人物理學家丁肇中接受媒體採訪。

【核心提示】

由丁肇中主持的AMS（阿爾法磁譜儀）項目在歷時18年之後公布第一個實驗結果。山東大學受權在4日零時宣布，AMS已發現超過40萬個正電子，這些正電子有可能來自於脈衝星或者人類一直尋找的暗物質。這預示著人類將對暗物質的來源及其他物理現象有更為深入的了解。

「阿爾法磁譜儀每90分鐘就能繞地球一次。你看，它現在即將離開非洲，要往南美洲方向走了。這個位置上面有3顆通信衛星，實驗數據1秒鐘就可以傳到地面，速度很快。」在歐洲核子中心的阿爾法磁譜儀實驗室里，丁肇中教授對著監測國際空間站運行路徑的大屏幕向中國記者們介紹道。他音量不大，但是聲調篤定，用相對通俗的語言解答著複雜高深的基礎物理學問題。

諾貝爾獎得主、美籍華人物理學家丁肇中教授3日在歐洲核子中心的學術論壇上公布了其所領導的國際團隊在暗物質領域的最新研究成果。這也是阿爾法磁譜儀升入太空後發布的首批科研成果。在宇宙空間站中運轉的阿爾法磁譜儀向地面傳回了大量數據，丁教授的實驗項目通過對這些數據分析觀察到，宇宙射線流中存在有超量的正電子，這一跡象符合關於暗物質存在的理論預測，該研究結果將發表在《物理評論快報》上。不過，由於目前的實驗數據對於形成確切結論來講還相對較少，因此並不能據此做最後的定論。「但是，通過繼續進行數據收集和分析，在未來幾個月的時間裡，阿爾法磁譜儀將能夠確定地告訴我們這些正電子是不是暗物質的信號，或者它們是不是有其他起源。」實驗負責人丁肇中說。

丁教授介紹說，促成阿爾法磁譜儀的太空實驗用了16年的時間，它是在國際空間站上運行的唯一一個大型物理實驗項目。此次阿爾法磁譜儀實驗的數據收集進行了一年半的時間，實驗結果是基於對250億個宇宙射線事件的觀測得出的，這其中包括有40萬個能量級別在0.5GeV和350GeV之間的正電子。此次公布的結果只是實驗進行的第一步，只涉及所收集數據的10%左右。丁教授說，這次發現了40萬個正電子，也就是電子的反物質，這一數量遠遠多於人們的想像。現在實驗發現了大量能量非常高的正電子，但是人們還不太清楚成因。產生這樣的結果有兩個可能，要麼是暗物質對撞，要麼是不知名的其他天文現象。

至於為何在這一時間節點發布消息，丁肇中教授說道：「此次實驗出現了三個重要的跡象。第一，通過精密的探測器，我們能夠把正電子上升的整個形狀和上升速度描繪出來。我們發現，在低能的情況下，正電子上升的速度很快，而在能量高的情況下，它的上升速度變慢。這一快和一慢相差10倍。第二，正電子沒有固定的方向，在每個方向都有。第三，正電子的上升很平衡，沒有波峰。這三個跡象在以前都是不可想像的。雖然，目前證據還不是很充足，但是這三個重要的跡象都在向正電子是從暗物質來的方向在走。」在談及實驗的長遠意義時，丁教授說，宇宙中90%以上的物質人類都看不見，所以我們才叫它暗物質。如果能通過實驗把暗物質的來源找到，那麼宇宙的構成物質究竟是什麼這個問題就有了答案，在這一點上，實驗的意義是非凡的。丁教授說，此前過去的20年里，實驗數據的誤差很大，而我們的實驗精度很高。我們發現正電子的來源沒有特殊的方向，這是一個很好的關於暗物質的證據。丁教授說，未來的主要任務是繼續收集數據，阿爾法磁譜儀只要不出問題，還要在太空飛20年，這樣精密的儀器可能會帶給我們許多新發現。（李盛明）

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阿爾法磁譜儀

阿爾法磁譜儀是迄今為止最強大、最靈敏的空間粒子譜儀，它安裝在國際空間站上，利用永磁體和一系列精密子探測器收集和分辨來自外太空的宇宙射線，並測量帶電粒子的電荷。

從2011年5月19日至今，阿爾法磁譜儀已經獲取超過三百億的宇宙射線事例，並將這些結果傳回地面供阿爾法磁譜儀實驗組分析。正是對截至2012年12月10日獲得數據的分析結果：確認了680萬個能量在5億到3500億電子伏之間的電子及其反粒子——正電子，並對它們有了精確的測量結果。科學家們之所以痴迷於初級宇宙線中的電子與正電子，是因為通過測量正電子與電子的比例，並研究在整個能譜中任何正電子超出的現象，能夠幫助確定能譜結構是源於暗物質碰撞還是天體物理源，也就能對暗物質的來源及其他物理現象有更為深入的了解。

阿爾法磁譜儀國際合作組由來自歐洲、亞洲及北美洲的16個國家和地區的成員組成。中科院高能物理所在陳和生院士的領導下，對阿爾法磁譜儀，尤其是其探測器的研製和數據分析方面作出了重要貢獻，阿爾法磁譜儀的核心部件之一的永磁體是由中科院電工所、中科院高能所和中國運載火箭研究院共同研製的。（齊芳）

《 光明日報 》（ 2013年04月05日08 版）

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