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                    《科技生活》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

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                    發現暗物質近在咫尺?

                    2013-04-28 22:34:00

                    發現暗物質近在咫尺?

                    /記者 李鵬

                     

                    暗物質被認為是宇宙研究中最具挑戰性的課題,搞清楚暗物質的組成也是科學界十分重要的問題,因為這是理解宇宙形狀、大小甚至命運的關鍵。

                     

                    43 日,在日內瓦的實驗室里,諾貝爾獎獲得者、華裔物理學家丁肇中向全世界第一次公布了阿爾法磁譜儀(AMS)項目的實驗數據結果——AMS 在太空實際運轉中探測到40萬個正電子,遠遠超出人們的想象。而發現正電子是證實暗物質存在的重要前提之一?,F在丁肇中和他團隊的研究成果,是不是就意味著發現暗物質已經近在咫尺了呢?

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                    18 年的第一個研究成果

                    此前包括美國費米望遠鏡等項目都曾觀察到過正電子現象,但數據誤差很大,而AMS 的誤差只有1%,丁肇中和他的團隊在這條道路上前進了一大步。

                    丁肇中和他的團隊猜測,這些正電子極有可能就來自這些年來人類一直絞盡腦汁進行尋找的暗物質。

                    研究認為,宇宙中最重要的成分是暗物質和暗能量,暗物質大約占宇宙質量的25%,暗能量占70%,而人類所觀測到的普通物質只占宇宙質量5%。但是長期以來,暗物質和暗能量一直是個謎,盡管科學家們普遍認可他們的存在,但是卻一直無法證實。

                    丁肇中是一個十分謹慎的人,他并不隨便發表自己的研究成果。從1994年開始尋找暗物質,他已經整整做了18年的實驗,這也是18 年來他關于該項目的第一個研究成果。因此,該成果引起了全世界物理學界的高度關注。

                    “丁肇中能夠取得這樣的突破,關鍵是他們設計了一個十分精巧的大型太空粒子探測器,也就是AMS,這個設備重達7.5 噸,是當前在太空中運行的最強有力、最精確和最靈敏的粒子譜儀,代表著當今世界前沿的科技水平。研究認為暗物質碰撞會產生額外的正電子,而這些正電子的特征會被AMS-02 精確地測量到。另外一個方面,這個項目共邀請了來自16 個國家和地區、54 個研究機構的近600 名研究人員參與其中?!敝袊茖W院院士、理論物理學家何祚庥在接受記者采訪時表示,該項目整整耗資21 億美元,它是美國主導下的上世紀末和本世紀初世界上規模最大的科學計劃之一。

                    但何祚庥認為,國內的部分參與機構及媒體有些過分夸大我國研究人員在AMS 項目中的作用,盡管中國不少研究人員參與了這個項目,但是絕大多數都是承擔一些基本性工作。另外,有的還只是承擔了AMS 項目的部分設備任務,并不涉及到暗物質的有關研究。即便如此,何祚庥認為,對我國一些專門從事暗物質研究的機構和人員而言,積極參與這種大型國際合作項目都是一種很好的鍛煉。

                    可能10 年都難以證實發現暗物質

                    盡管丁肇中團隊的發現在暗物質發現方面取得了前所未有的進展和突破,但是何祚庥并不認為丁肇中團隊在短時間內就能夠得出發現暗物質的確鑿結論?!翱赡茉?span lang="EN-US">10 年之內,都不會有結果?!焙戊疋诱f。

                    事實上,丁肇中對自己團隊是否發現了暗物質的表述也十分謹慎。丁肇中表示,根據目前的觀測結果并沒有完全的證據證明40 多萬個正電子和暗物質有關。他指出,要確認正電子是由暗物質粒子碰撞、湮滅產生的,還需觀測到正電子比例上升到峰值后是否有驟降。如果觀察到驟降,說明來自暗物質對撞;如緩慢下降,則可能來自脈沖星。

                     “現在的關鍵問題是,丁肇中團隊還沒有得出正電子比例上升到峰值后有驟降的可靠結論?!焙戊疋咏忉屨f,按照丁肇中目前的表態有兩個可能:其一是他已經發現一些暗物質的確切蹤跡,但是還需要接下來的進一步證明;其二就是目前他本人對大量正電子的來源究竟是哪里也還不是十分確定。

                    丁肇中告訴媒體,作為AMS 這樣一個大型物理實驗項目的負責人,他必須保持冷靜,因此對正電子來源持開放態度,他認為對他和他的團隊而言,未來最重要是把數據準確地拿出來,不要有誤差。

                    根據丁肇中的計劃,在未來20 年內,在距離地球近400 公里的國際空間站上,AMS 將收集到3000 億個數據。而這些數據,將會為解開暗物質的神秘面紗提供新的重要證據。

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                    暗物質研究需要聯合攻關

                    何祚庥表示,暗物質被認為是宇宙研究中最具挑戰性的課題,搞清楚暗物質的組成也是科學界十分重要的問題,因為這是理解宇宙形狀、大小甚至命運的關鍵。

                    這些年,包括我國在內世界上的很多國家都有專門力量在進行暗物質的研究,但是很多人存在的一個疑問就是:這樣的基礎性科學項目,投入大,風險性極高,又沒有什么經濟效益,全球科學家一起合作,進行幾個項目不就完了?只要能夠證實暗物質就行,無論是誰研究出來都無所謂。

                    “從理論上可以這樣,但是在實際工作中并不現實,因為研究暗物質有不同的方法,科研人員的觀點常常也很難保持一致,這就決定了在現實中,就某些基礎性的科學研究不可能在全球形成僅有的一個或者兩三個團隊研究?!敝袊茖W院紫金山天文臺、中科院暗物質與空間天文重點實驗室研究員范一中在接受記者采訪時表示。

                    不過范一中也強調,目前在國內,研究暗物質的頂尖人物也就五六個人,整體力量十分薄弱,如果不進行協作聯合,而是單打獨斗地進行暗物質研究,要想做出一些突破性的成果并不現實。

                    “實際上,我們現在的研究項目,就是大家聯合在做?!狈兑恢姓f。而他所說的就是中科院紫金山天文臺的科研團隊及國內其他幾家機構正在加緊研制的“暗物質粒子探測衛星”,2011 12 23日,該項目已經通過立項,目前進展順利,預計2015 6 月前發射到外太空。

                    我國的“暗物質粒子探測衛星”也將是我國第一個天文衛星,重1.8 噸,它未來將主要收集來自太空的各種射線,從而收集暗物質存在的證據。

                    近些年上海交大以及清華大學研究人員也在國內的地下實驗室里進行著相關實驗,希望能夠尋找到暗物質存在的證據。

                    不過何祚庥表示,目前國內科學界,很多研究人員過于注重發表研究論文,并不追求本項目研究在世界科學領域的實際突破,這也嚴重制約了我國研究人員科研成果的出現?!拔覀儜搶W習丁肇中那種18 年磨一劍的精神。問題是,現在國內是否能夠提供這樣的科研環境,也是一個不得不思考的問題?!焙戊疋诱f。

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