在宇宙空间站中运转的阿尔法磁谱仪
2014-07-19 21:19:46   来源:化石网   评论:0 点击:

【核心提示】 由丁肇中主持的AMS(阿尔法磁谱仪)项目在历时18年之后公布第一个实验结果。山东大学受权在4日零时宣布,AMS已发现超过40万个正电子,这些正电子有可能来自于脉冲星或者人类一直寻找的暗物质。这预

【核心提示】

    由丁肇中主持的AMS(阿尔法磁谱仪)项目在历时18年之后公布第一个实验结果。山东大学受权在4日零时宣布,AMS已发现超过40万个正电子,这些正电子有可能来自于脉冲星或者人类一直寻找的暗物质。这预示着人类将对暗物质的来源及其他物理现象有更为深入的了解。

    “阿尔法磁谱仪每90分钟就能绕地球一次。你看,它现在即将离开非洲,要往南美洲方向走了。这个位置上面有3颗通信卫星,实验数据1秒钟就可以传到地面,速度很快。”在欧洲核子中心的阿尔法磁谱仪实验室里,丁肇中教授对着监测国际空间站运行路径的大屏幕向中国记者们介绍道。他音量不大,但是声调笃定,用相对通俗的语言解答着复杂高深的基础物理学问题。

    诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中教授3日在欧洲核子中心的学术论坛上公布了其所领导的国际团队在暗物质领域的最新研究成果。这也是阿尔法磁谱仪升入太空后发布的首批科研成果。在宇宙空间站中运转的阿尔法磁谱仪向地面传回了大量数据,丁教授的实验项目通过对这些数据分析观察到,宇宙射线流中存在有超量的正电子,这一迹象符合关于暗物质存在的理论预测,该研究结果将发表在《物理评论快报》上。不过,由于目前的实验数据对于形成确切结论来讲还相对较少,因此并不能据此做最后的定论。“但是,通过继续进行数据收集和分析,在未来几个月的时间里,阿尔法磁谱仪将能够确定地告诉我们这些正电子是不是暗物质的信号,或者它们是不是有其他起源。”实验负责人丁肇中说。

    丁教授介绍说,促成阿尔法磁谱仪的太空实验用了16年的时间,它是在国际空间站上运行的唯一一个大型物理实验项目。此次阿尔法磁谱仪实验的数据收集进行了一年半的时间,实验结果是基于对250亿个宇宙射线事件的观测得出的,这其中包括有40万个能量级别在0.5GeV和350GeV之间的正电子。此次公布的结果只是实验进行的第一步,只涉及所收集数据的10%左右。丁教授说,这次发现了40万个正电子,也就是电子的反物质,这一数量远远多于人们的想象。现在实验发现了大量能量非常高的正电子,但是人们还不太清楚成因。产生这样的结果有两个可能,要么是暗物质对撞,要么是不知名的其他天文现象。

    至于为何在这一时间节点发布消息,丁肇中教授说道:“此次实验出现了三个重要的迹象。第一,通过精密的探测器,我们能够把正电子上升的整个形状和上升速度描绘出来。我们发现,在低能的情况下,正电子上升的速度很快,而在能量高的情况下,它的上升速度变慢。这一快和一慢相差10倍。第二,正电子没有固定的方向,在每个方向都有。第三,正电子的上升很平衡,没有波峰。这三个迹象在以前都是不可想象的。虽然,目前证据还不是很充足,但是这三个重要的迹象都在向正电子是从暗物质来的方向在走。”在谈及实验的长远意义时,丁教授说,宇宙中90%以上的物质人类都看不见,所以我们才叫它暗物质。如果能通过实验把暗物质的来源找到,那么宇宙的构成物质究竟是什么这个问题就有了答案,在这一点上,实验的意义是非凡的。丁教授说,此前过去的20年里,实验数据的误差很大,而我们的实验精度很高。我们发现正电子的来源没有特殊的方向,这是一个很好的关于暗物质的证据。丁教授说,未来的主要任务是继续收集数据,阿尔法磁谱仪只要不出问题,还要在太空飞20年,这样精密的仪器可能会带给我们许多新发现。

 

来源:光明日报 日内瓦4月4日(记者 李盛明)

【链 接】

阿尔法磁谱仪

    阿尔法磁谱仪是迄今为止最强大、最灵敏的空间粒子谱仪,它安装在国际空间站上,利用永磁体和一系列精密子探测器收集和分辨来自外太空的宇宙射线,并测量带电粒子的电荷。

    从2011年5月19日至今,阿尔法磁谱仪已经获取超过三百亿的宇宙射线事例,并将这些结果传回地面供阿尔法磁谱仪实验组分析。正是对截至2012年12月10日获得数据的分析结果:确认了680万个能量在5亿到3500亿电子伏之间的电子及其反粒子——正电子,并对它们有了精确的测量结果。科学家们之所以痴迷于初级宇宙线中的电子与正电子,是因为通过测量正电子与电子的比例,并研究在整个能谱中任何正电子超出的现象,能够帮助确定能谱结构是源于暗物质碰撞还是天体物理源,也就能对暗物质的来源及其他物理现象有更为深入的了解。

    阿尔法磁谱仪国际合作组由来自欧洲、亚洲及北美洲的16个国家和地区的成员组成。中科院高能物理所在陈和生院士的领导下,对阿尔法磁谱仪,尤其是其探测器的研制和数据分析方面作出了重要贡献,阿尔法磁谱仪的核心部件之一的永磁体是由中科院电工所、中科院高能所和中国运载火箭研究院共同研制的。 (齐芳)

 

来源:光明日报

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