中國科學家為阿爾法磁譜儀尋找暗物質貢獻"中國智慧"

諾貝爾獎得主、美籍華人物理學家丁肇中3日晚公布了其主持的大型粒子物理實驗——阿爾法磁譜儀(AMS)項目的首批研究成果,使人類對宇宙中暗物質的認識更進了一步。中國科學家參與了這項國際重大科學工程,并在其中作出了重要貢獻。

AMS項目的首批科學家和主要成員之一、中科院高能物理研究所原所長陳和生院士介紹說,在宇宙的構成中,人類已知的物質僅占4%左右,而暗物質量幾乎是已知物質的6倍,但科學家一直未找到它存在的證據。

2011年5月16日,美國“奮進”號航天飛機最后一次任務將“阿爾法磁譜儀2”送至國際空間站,其主要任務之一就是尋找宇宙中的暗物質。

“暗物質碰撞會產生額外的正電子,這些正電子的特征會被阿爾法磁譜儀測量到。根據丁肇中教授發布的成果,阿爾法磁譜儀已發現超過40萬個正電子,這些正電子有可能來自人類一直尋找的暗物質,也可能來自銀河系的脈沖星等天體。”陳和生說,“但無論如何我們向最終找到暗物質存在的可靠證據又邁進了一步。”

鮮為人知的是,阿爾法磁譜儀有一顆強大的“中國心”——一塊中國制造的巨大永磁鐵。它由中科院電工研究所、高能物理所和中國運載火箭技術研究院共同設計研制,用于區分粒子帶正電還是負電,是磁譜儀的核心部件。

據介紹,要將一個大型磁鐵放入太空是AMS項目的最大挑戰之一。中國科學家選擇新型高磁能積釹鐵硼材料,采用獨特的磁路設計,完全符合實驗要求,可以使磁譜儀使用壽命長達18到20年,并順利通過了美國國家航空航天局嚴格的安全審查,成為人類送入宇宙的第一塊大型磁體。

同時,探測器關鍵部分的電磁量能器由中科院高能物理所、中國運載火箭技術研究院的科學家和意大利、法國同行合作研制。“它能精確測量電子和正電子的能量。”陳和生說。

中國科學家還參與了實驗數據分析和物理研究工作。據介紹,AMS的數據分析由2個獨立的團隊進行,每個團隊都包括了許多國家的科學家,互相“挑錯”,最終達成一致,確保結果的正確。“中國科學家的數據分析對電荷測量、粒子識別、電子能量測量等發揮了十分重要的作用。”陳和生說。

陳和生表示,要獲得暗物質存在的確切證據,還需要積累更多的數據。“中國科研人員一直在日內瓦歐洲核子研究組織的AMS運行中心參與值班,同時還將繼續進行數據分析和物理研究。”他說,“最終結果的獲得或許需要數年時間,但這一結果無疑對物理學的發展意義重大。”