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2011年，當(dāng)美國(guó)奮進(jìn)號(hào)航天飛機(jī)用自己的最后一次飛行將“阿爾法磁譜儀2”（AMS-02）送至空間站后，美國(guó)媒體稱其送上天的是一塊“心血之結(jié)晶”，而“這臺(tái)儀器如果按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)目標(biāo)——探測(cè)到了暗物質(zhì)的蛛絲馬跡，那它將給丁肇中帶來(lái)人生中另一座諾貝爾獎(jiǎng)杯”。
據(jù)英國(guó)BBC網(wǎng)站報(bào)道，2013年4月，物理學(xué)家丁肇中及其團(tuán)隊(duì)公布了由其主持了18年的阿爾法磁譜儀項(xiàng)目首批研究成果：現(xiàn)已收集到40萬(wàn)個(gè)正電子，數(shù)據(jù)誤差只有1%，實(shí)驗(yàn)觀察到宇宙射線流中正電子存在的比率符合關(guān)于暗物質(zhì)存在的理論預(yù)測(cè)。
但研究者言辭謹(jǐn)慎，卻讓大眾覺(jué)得模棱兩可，究竟那40萬(wàn)個(gè)正電子是什么概念，人類為什么要千方百計(jì)尋覓暗物質(zhì)？新成果能讓我們解開(kāi)它的謎題嗎？
暗物質(zhì)是永遠(yuǎn)繞不開(kāi)的題目
關(guān)于暗物質(zhì)，最常聽(tīng)見(jiàn)的一句話就是：它在宇宙中所占的比例，遠(yuǎn)高于目前人類所有能看到的常規(guī)物質(zhì)。
其實(shí)，暗物質(zhì)課題之所以如此具有挑戰(zhàn)性，皆因其并不能為肉眼和常規(guī)探測(cè)設(shè)備所發(fā)現(xiàn)——無(wú)論先進(jìn)設(shè)備用什么波段的光尋找，都不行。
但我們又不能對(duì)暗物質(zhì)置之不理，這就好像是宇宙中覆蓋了一張縱橫交錯(cuò)編織而成的巨大卻看不見(jiàn)的網(wǎng)，這張網(wǎng)的脈絡(luò)波及深遠(yuǎn)，促成的不只是我們頭頂點(diǎn)點(diǎn)繁星，還包括我們?nèi)祟愖陨怼５诳茖W(xué)史上，人們從不曾完整揭開(kāi)它的面紗——只有質(zhì)量能泄露它們的蛛絲馬跡，而關(guān)于暗物質(zhì)本身的成分和結(jié)構(gòu)，仍形同迷霧。
這就是物理學(xué)基本理論中有著重要意義的一環(huán)。進(jìn)一步的科學(xué)研究，永遠(yuǎn)也繞不開(kāi)橫亙?cè)谌祟惻c暗物質(zhì)之間的溝壑。正因如此，近些年財(cái)政吃緊的西方國(guó)家，卻都不愿意放棄對(duì)暗物質(zhì)研究的投入。
也可以說(shuō)，探測(cè)暗物質(zhì)一事，關(guān)乎人類對(duì)整個(gè)宇宙形成、演化的理解和完善。畢竟，宇宙的概念，不但涵蓋了我們看得見(jiàn)的那小小一部分，還包括了我們尚沒(méi)能力看見(jiàn)的絕大部分。
而現(xiàn)在，人們想要探測(cè)暗物質(zhì)，有兩個(gè)辦法：將儀器放在地下深處，或者送上太空。阿爾法磁譜儀項(xiàng)目就是后者。
阿爾法磁譜儀2證明了其價(jià)值
在磁譜儀中，有一個(gè)非常關(guān)鍵的部分就是永磁體，采用了磁場(chǎng)強(qiáng)、漏磁小的釹鐵硼永磁材料，能使探測(cè)器中的磁場(chǎng)是地球磁場(chǎng)的4000倍（地球磁場(chǎng)約為0.5高斯），可以直接探測(cè)到通過(guò)其中的單個(gè)粒子；飛行時(shí)間閃爍器的作用是在粒子或反粒子經(jīng)過(guò)探測(cè)器時(shí)進(jìn)行記錄、讀數(shù)，并測(cè)量粒子的速度；而硅微條探測(cè)器則由上千個(gè)硅傳感器組成，用于測(cè)量粒子的軌跡；氣凝膠切倫科夫閾值計(jì)數(shù)管則可確定反質(zhì)子的存在，并能幫助科學(xué)家將正電子或負(fù)電子與其他粒子如質(zhì)子、介子區(qū)分開(kāi)來(lái)。而暗物質(zhì)粒子，被認(rèn)為是大質(zhì)量弱相互作用粒子（WIMP），擁有自身的反粒子。
這些七暈八繞的闡釋，說(shuō)明了為什么丁肇中在“暗物質(zhì)探測(cè)結(jié)果”的發(fā)布會(huì)上不停地提到“反物質(zhì)粒子”一詞——這是磁譜儀的工作原理。更主要的，這也說(shuō)明磁譜儀并不同于常規(guī)探測(cè)設(shè)備。它可是人類尋找暗反物質(zhì)之路上最大的一顆“希望之星”。有以上儀器的協(xié)作，阿爾法磁譜儀2就可以收集數(shù)百萬(wàn)光年外的恒星、星系等宇宙射線源的信息，通過(guò)觀測(cè)反物質(zhì)和暗物質(zhì)研究宇宙的起源和結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)還會(huì)作為大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）的重要補(bǔ)充。
作為上一代磁譜儀的繼任者，阿爾法磁譜儀2已經(jīng)可以位列有史以來(lái)最昂貴及最復(fù)雜的太空儀器排行榜之中了。但20億美元的花費(fèi)，可不僅僅是為了暗物質(zhì)，甚至也不僅是為了反物質(zhì)——AMS-02肩負(fù)的是數(shù)十年來(lái)高能物理學(xué)家們一直在尋找的幾個(gè)基礎(chǔ)問(wèn)題的答案：物質(zhì)的最基本的成分是什么？使得這些基本粒子相互作用的最根本的力又是什么？——換句話說(shuō)，AMS-02要以宇宙為實(shí)驗(yàn)室，回答地球提出的終極問(wèn)題。
而此次發(fā)布的首批成果，用美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）官方網(wǎng)站的一句話來(lái)說(shuō)：AMS-02證明了其價(jià)值。
人類將解開(kāi)暗物質(zhì)之謎？
據(jù)此次公布的成果，AMS項(xiàng)目目前已收集到40萬(wàn)個(gè)正電子，項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)者丁肇中表示：“遠(yuǎn)超出人們的想象。此前包括美國(guó)費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡等項(xiàng)目都曾觀察到過(guò)量正電子現(xiàn)象，但數(shù)據(jù)誤差很大，而AMS的誤差只有1%。”美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站則援引丁肇中的話：“這是有史以來(lái)第一個(gè)在太空以1%誤差這種精度進(jìn)行測(cè)量的?！钡≌刂型瑫r(shí)坦承：“我們目前還沒(méi)有充分證據(jù)去排除其他可能性?！?/p>
對(duì)于這一結(jié)論許多人摸不到頭腦。不過(guò)NASA官方網(wǎng)站的消息或?qū)⒄f(shuō)明其意義：在描述完AMS項(xiàng)目的工作原理后，該文章稱“更為重要的是，結(jié)果指出， AMS-02已經(jīng)看到了可被證明是難以捉摸的暗物質(zhì)的證據(jù)”，需要的是“更多的研究工作來(lái)增進(jìn)這一發(fā)現(xiàn)”。
可以認(rèn)為，此次AMS-02以非常高精度的指標(biāo)，“看”到了暗物質(zhì)粒子的線索。保守的看法是，新公布的成果向最終找到暗物質(zhì)存在的可靠證據(jù)又邁進(jìn)了一步。不過(guò)，據(jù)歐核中心總干事的說(shuō)法，以AMS-02的精度，加之地球與空間設(shè)備的互補(bǔ)，“我完全有信心在未來(lái)數(shù)年內(nèi)揭開(kāi)暗物質(zhì)之謎”。
科學(xué)發(fā)現(xiàn)每天都在進(jìn)行，只有很少一部分能夠推動(dòng)甚至改變?nèi)藗儗?duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)，暗物質(zhì)無(wú)疑就是其中之一。希格斯玻色子的出現(xiàn)正在認(rèn)證中，暗物質(zhì)也正在一步步走向人類觸手可及之處，就算數(shù)年后答案揭曉，謎題也并非到此為止，想來(lái)探索的征程也永不會(huì)結(jié)束。
(來(lái)源:科技日?qǐng)?bào))
