北京時(shí)間12月9日凌晨?jī)牲c(diǎn)，諾貝爾獎(jiǎng)物理獎(jiǎng)獲得者、美籍華人科學(xué)家丁肇中教授主持的阿爾法磁譜儀（AMS）項(xiàng)目在歐洲核子中心（CERN）發(fā)布了五年太空實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，部分結(jié)果顯示：AMS通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量鈹-硼流強(qiáng)比例，得到關(guān)于宇宙線在星系間傳播時(shí)間的信息，測(cè)得銀河系宇宙線的年齡大約是1200萬(wàn)年，這是人類(lèi)首次獲得宇宙線的相對(duì)準(zhǔn)確年齡;“對(duì)1650萬(wàn)電子和108萬(wàn)正電子的測(cè)量顯示，電子流強(qiáng)與正電子流的強(qiáng)度不同，隨能量變化的行為也不一樣?！?/p>

阿爾法磁譜儀。圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

　　AMS的這一測(cè)量結(jié)果顛覆了以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果，刷新了科學(xué)家對(duì)宇宙線的認(rèn)識(shí);利用3億個(gè)質(zhì)子事例，AMS將質(zhì)子流強(qiáng)測(cè)量達(dá)到1%的精度，結(jié)果顯示，“質(zhì)子流強(qiáng)不能被簡(jiǎn)單地描述成單一的冪律譜，質(zhì)子能譜指數(shù)隨能量變化。”這顛覆了人類(lèi)之前對(duì)宇宙線的普遍認(rèn)識(shí)。

　　之前對(duì)宇宙線的認(rèn)知是一只“乒乓”’的范圍，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到了一只“足球”的面積

12月9日凌晨，AMS熱系統(tǒng)總負(fù)責(zé)人、山東大學(xué)空間熱科學(xué)研究中心主任程林教授剛剛與遠(yuǎn)在日內(nèi)瓦的丁肇中教授通完話?！癆MS測(cè)量的這些涵蓋多種宇宙線粒子的精確而獨(dú)特的數(shù)據(jù)，不是拓展了人類(lèi)‘已知的邊界’，而是拓展了‘未知的邊界’，就好像我們?cè)谌舾扇f(wàn)年之前，可能只知道有北京，但不知道有上海，但通過(guò)AMS的突破，我們不僅發(fā)現(xiàn)了上海，也發(fā)現(xiàn)了香港、新加坡……我們‘未知變已知’的領(lǐng)域擴(kuò)大了?！背塘终f(shuō)，“用一個(gè)并不十分恰當(dāng)?shù)谋扔餍稳輥?lái)形容這次AMS的突破，那就是如果說(shuō)我們之前對(duì)宇宙線的認(rèn)知是一只‘乒乓球’的范圍，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到了一只‘足球’的面積?！?/p>

　　據(jù)了解，宇宙線（即“宇宙射線”）是來(lái)自宇宙空間的高能粒子，是人類(lèi)獲取太陽(yáng)系外物質(zhì)樣本的唯一渠道，被認(rèn)為是傳遞“宇宙大事件”的信使和發(fā)現(xiàn)“宇宙加速器”的探針。丁肇中認(rèn)為，組成人類(lèi)已知物質(zhì)的質(zhì)子、中子、電子等粒子，只占宇宙的不到5%，而宇宙中95%以上的物質(zhì)看不見(jiàn)、摸不著，因此稱(chēng)之為暗物質(zhì)（包括暗能量）。暗物質(zhì)無(wú)法直接觀測(cè)，卻能干擾星體發(fā)出的光波或引力等，其存在能被明顯感受到。

　　為尋找暗物質(zhì)而遠(yuǎn)赴太空的AMS，每天不間斷地紀(jì)錄與采集數(shù)以億計(jì)的數(shù)據(jù)信息，以前所未有的精度探測(cè)了宇宙線中正電子流強(qiáng)，正電子比例，反質(zhì)子-質(zhì)子比，以及電子、正電子、質(zhì)子，反質(zhì)子、氦核以及其它核子的流強(qiáng)，試圖找到暗物質(zhì)的“蛛絲馬跡”。

　　程林表示，“人類(lèi)通過(guò)研究宇宙線來(lái)尋找暗物質(zhì)，根據(jù)對(duì)電子、正電子和質(zhì)子流強(qiáng)等的測(cè)量數(shù)據(jù)，建立了很多不同的物理模型。但AMS的突破在于，它以前所未有的精度探索宇宙線，由此形成一個(gè)全新的物理模型，就好像原先是‘X+Y=Z’，現(xiàn)在卻發(fā)現(xiàn)不是這樣，而是‘X+Y=W’。用丁肇中先生的話來(lái)說(shuō)，就是AMS項(xiàng)目做了五年，得出了很多不一樣的結(jié)論，顛覆了我們對(duì)宇宙線的認(rèn)識(shí)?！?/p>

項(xiàng)目做了五年，包含若干突破

　　據(jù)了解，丁肇中這次發(fā)布的太空實(shí)驗(yàn)結(jié)果，包含著幾項(xiàng)大的突破：

　　通過(guò)對(duì)1650萬(wàn)電子和108萬(wàn)正電子的測(cè)量，AMS探測(cè)結(jié)果顯示電子流強(qiáng)與正電子流的強(qiáng)度不同，隨能量變化的行為也不一樣。在60GeV（GeV是能量單位，表示十億電子伏特。電子伏特代表一個(gè)電子在經(jīng)過(guò)1個(gè)伏特的電場(chǎng)加速后所獲得的動(dòng)能）以上，正電子、質(zhì)子和反質(zhì)子的流強(qiáng)顯示出一樣的隨剛度變化的行為，而電子的行為則完全不同。這一結(jié)果與以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全不同。

　　宇宙中的反質(zhì)子非常稀少，是質(zhì)子的萬(wàn)分之一，因此，對(duì)反質(zhì)子的精確測(cè)量要求異?？量?。AMS用了5年的時(shí)間準(zhǔn)確分辨出349000個(gè)反質(zhì)子事例，其中探測(cè)到2200個(gè)能量高于1000億電子伏特的反質(zhì)子事例。這不容易，因?yàn)橛钪婢€反質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是了解宇宙中反質(zhì)子起源的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，質(zhì)子是宇宙線種最豐富的粒子。AMS利用3億個(gè)質(zhì)子事例，將質(zhì)子流強(qiáng)測(cè)量達(dá)到1%的精度。結(jié)果顯示，質(zhì)子流強(qiáng)不能被簡(jiǎn)單地描述成單一的冪律譜，質(zhì)子能譜指數(shù)隨能量變化。這一結(jié)果改變了幾十年來(lái)對(duì)宇宙線的普遍認(rèn)識(shí)。

　　同時(shí)，AMS通過(guò)7個(gè)子探測(cè)器鑒別了不同種類(lèi)的基本粒子和原子核，包括氦、碳、氧等輕原子核和更重的原子核，一直到鐵核。AMS測(cè)量的碳-氦流強(qiáng)比和氧-碳流強(qiáng)比是與剛度無(wú)關(guān)的。而出乎意料的是，質(zhì)子-氦流強(qiáng)比卻隨著剛度的增加而迅速但平滑的下降。AMS也測(cè)量了其他的次級(jí)宇宙線，包括硼和鈹。測(cè)量鈹-硼流強(qiáng)比例將能得到關(guān)于宇宙線在星系間傳播時(shí)間的信息。AMS通過(guò)這一測(cè)量測(cè)得銀河系宇宙線的年齡大約是1200萬(wàn)年。同樣重要的是，硼-碳流強(qiáng)比沒(méi)有任何顯著的結(jié)構(gòu)，與很多宇宙線模型的預(yù)言不同。

　　AMS的這次突破，是不是意味著我們找到暗物質(zhì)指日可待？

“AMS的這次突破，是不是意味著我們找到暗物質(zhì)指日可待？”程林并不這樣認(rèn)為，他表示，“尋找暗物質(zhì)沒(méi)有時(shí)間表。目前可能只是剛剛開(kāi)了個(gè)頭，可能以后還要花五年、十年，甚至更多時(shí)間才能有更大收獲，但科研的意義更在于探索的樂(lè)趣，以及這其中意想不到的發(fā)現(xiàn)?！?/p>