暗物質“存在”趨明朗

南方日報訊 (記者/雷雨 實習生/蘭忠偉 通訊員/蔡珊珊)諾得主、麻省理工學院教授丁肇中領導的國際空間站阿爾法磁譜儀實驗(下稱AMS)取得最新進展。筆者19日從中山大學獲悉，阿爾法磁譜儀實驗最新成果9月18日發表在物理學頂級雜誌之一的《物理評論快報》(Physical Review Letters)上，該結果是基於AMS在國際空間站上量測並分析的前410億事例取得，使人類對高能宇宙射線的本質有更深入的了解，並使暗物質存在的爭議趨於明朗。

最新成果的精度比同類實驗大大提高

19日上午，中山大學舉行“AMS硅微條探測器熱控系統”成果發布會。筆者獲悉，此次AMS發表的成果主要歸納為三大發現：首先是正電子分率(正電子占電子與正電子總和的比例)相比上次(2013年4月發表的結果)所測得的結果在精度上有所提升，在空間各向同性的測量精度方面也比上次有所提高，但沒有觀測到正電子分率的空間各向異性分佈。其次，在不同能標下正電子的通量(單位時間通過單位面積的粒子數)與電子的通量很不一樣，這暗示存在與大部分電子不一樣的正電子源，而且這個正電子源並非來自空間某個方向，不過還需要更多的數據去確定這個源到底是什麼。第三，AMS此次發表結果的精度比其他同類實驗高很多，而且可以精確擬合或排除已有不同的宇宙模型，使人類對宇宙的認識更加深入。

中山大學AMS技術負責人何振輝教授介紹，通過對宇宙射線進行分析，獲得了許多新發現，對暗物質的了解能夠更加清晰，同時對宇宙的認識程度也將有所提高。盡管此次發表的結果還不能直接證明暗物質的存在，但相比以往，此次獲得的數據與暗物質碰撞湮滅生正電子的模型預測特徵更為符合。

阿爾法磁譜儀(AMS)是已有在太空中運行的最強有力、最精確和最靈敏的粒子譜儀。2011年5月16日，美國“奮進”號航天飛機最后一次任務是將“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。

據了解，在宇宙的構成中，人類已知的物質僅占4%左右，而暗物質几乎是已知物質的6倍，但科學家一直未找到它存在的證據。

近一個世紀以來，圍繞暗物質到底是什麼？如何生？怎樣才能觀測？科學家們一直孜孜不倦地研究。有科學家甚至斷言：誰能找到暗物質，誰就解決了21世紀最重大的物理問題，破解它的意義不亞於牛頓的地球引力論和愛因斯坦的相對論。諾得主、美籍科學家李政道教授多次指出，暗物質是籠罩20世紀和21世紀初現代物理學的最大烏雲，它將預示物理學的又一次革命。

已分析410億宇宙射線事例與中大貢獻密不可分

筆者從中大獲悉，在太空中歷經40多個月后，AMS已搜集540億宇宙射線事例，目前已分析410億事例，而AMS測量數據能取得這樣高的精度，與中山大學的貢獻密不可分。

據了解，AMS計劃是國際空間站上唯一的大型科學實驗，是人類第一次在太空中使用粒子物理精密探測儀器和技術的實驗。AMS的物理目標包括搜尋反物質、暗物質、以及宇宙射線的起源。

2004年2月，中大原校長黃達人與丁肇中教授簽署AMS合作協議，中山大學正式加入AMS國際合作“大家庭”。在AMS計劃中，中大不僅負責研究製造任務，同時還將進行監控以及維護等工作。

中山大學參與AMS並負責AMS硅微條軌跡探測器熱控系統(TTCS)的建造，並一直承擔發射以來三年多的在軌運行監控和維護。而硅微條軌跡探測器是AMS中最複雜、最精確、也是最重要的探測器。據專家介紹，實際上在AMS的所有子探測器中，只有硅微條軌跡探測器才稱得上磁譜儀，因為只有它能分辨電子與正電子；而TTCS為硅微條軌跡探測器的精確測量提供穩定的熱環境，“因此，可以沒有TTCS，就沒有這樣高的測量精度”。

目前，中山大學有4位博士研究生參與AMS數據分析，其中包括未來要發表的反質子譜、氦譜等數據分析。此外，還有一位教工和研究生在AMS載荷運作中心參與在軌監控和維護任務。

據悉，AMS計劃工作總部位於瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心，由芬蘭、法國、德國、荷蘭、中國等15個國家和地區共同參與建造，AMS計劃主持人是麻省理工學院與CERN的丁肇中教授。