主题：【分享】丁肇中：对新成果“保持冷静”

    新华社日内瓦4月3日电（记者吴陈 王昭）诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中3日公布了其主持的阿尔法磁谱仪项目（AMS）首批研究成果。他当天对新华社记者表示，尽管这一成果具有突破性，但仍应保持冷静。

    暗物质和暗能量是现代天文学和物理学最大的谜团之一，它们是为了解决宇宙学观测与理论上的矛盾而提出来的。AMS项目的首要目的就是寻找宇宙中的暗物质及其起源。

    丁肇中3日晚间在位于瑞、法边境的欧洲核子研究中心阿尔法磁谱仪项目办公室告诉记者，目前AMS收集到40万个正电子，远远超出人们的想象。此前包括美国费米望远镜等项目都曾观察到过量正电子现象，但数据误差很大，而AMS的误差只有1%，“相当于肉眼和精密显微镜的区别。”

    刊登在新一期《物理评论快报》的研究成果显示，在5亿至100亿电子伏特区间内，正电子占正电子和电子总和的比例随能量的增加而减小；在100亿到2500亿电子伏特的区间内，比例递增；到2500亿电子伏特之后，比例曲线基本变平。正电子比例能谱没有随时间改变，同时高能正电子不是来自空间某个特定的方向。

    丁肇中解释说，这些成果表明了：正电子比例随着能量增加继续上升；比例上升是很平衡的，没有出现峰值；正电子来源没有特定方向，“这三点都支持正电子来源于暗物质，可是没有完全的证据。”

    他指出，要确认正电子是由暗物质粒子碰撞、湮灭产生的，还需观测到正电子比例上升到峰值后是否有骤降。如果观察到骤降，说明来自暗物质对撞；如缓慢下降，则可能来自脉冲星。

    丁肇中说，作为AMS这样一个大型物理实验项目的负责人，必须保持冷静，因此对正电子的来源持开放态度，“最重要的是把数据准确地拿出来，不要有误差，”他说，“千万不能有偏见。”

    丁肇中说，可能还要花一段时间才能最终确定这些正电子“到底是怎么来的”。他说，目前收集到的数据是AMS预期收集数据的10%左右，这个项目还是“刚刚开始”，还有很多未知等待科学家们去探测。

    阿尔法磁谱仪探索暗物质问与答

    新华社记者 钱铮

    诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中及其团队3日公布了其主持的阿尔法磁谱仪项目的首批研究成果，实验观察到宇宙射线流中正电子存在的比率符合关于暗物质存在的理论预测。虽然目前尚没有充分证据排除其他可能性，但这批成果向最终找到暗物质存在的可靠证据又迈进了一步。

    那么，究竟什么是暗物质，科学家们为何孜孜不倦地追寻暗物质的足迹，怎样才能捕捉到这种看不见的物质，阿尔法磁谱仪项目又是怎样的一个科学项目呢？

    问题之一：什么是暗物质？

    答：暗物质是宇宙中看不见的物质。现在我们看到的天体，要么发光，如太阳，要么反光，如月亮，但有迹象表明，宇宙中还存在大量人们看不见的物质。它们不发出可见光或其他电磁波，用天文望远镜观测不到。但它们能够产生万有引力，对可见的物质产生作用。

    迄今的研究和分析表明，暗物质在宇宙中所占的份额远远超过目前人类可以看到的物质。宇宙中最重要的成分是暗物质和暗能量，暗物质占宇宙25%，暗能量占70%，我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。

    问题之二：探测暗物质有何意义？

    答：暗物质被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题。目前，暗物质的存在已经被人们普遍接受。人们认为暗物质促成了宇宙结构的形成，如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星，更谈不上今天的人类了。暗物质的存在是通过天文观测推测出来的，然而目前被广泛认可的粒子物理学标准模型预言的62种基本粒子中不包含能解释暗物质的基本粒子，因此，探测和研究暗物质很可能导致物理学界新的革命。

    问题之三：如何探测暗物质？

    答：暗物质的探测方法主要分为直接探测法和间接探测法。所谓直接探测法是指直接探测暗物质粒子和原子核碰撞所产生的光学、声学、电子学信号。由于发生碰撞的概率很小，产生的信号也很微弱，通常要把探测装置安装在地下深处。暗物质的间接探测法主要是观测暗物质粒子衰变或互相作用后产生的正电子、反质子、中微子等稳定粒子。由于地球大气的影响，在地面上无法精确测定粒子的能谱，这类实验必须要在空间进行。

    阿尔法磁谱仪项目实际上是一个大型粒子物理实验，首要目的是寻找宇宙中的暗物质及其起源。暗物质碰撞会产生额外的正电子，这些正电子的特征会被阿尔法磁谱仪精确地测量到。

    问题之四：阿尔法磁谱仪是如何制造的？

    答：阿尔法磁谱仪主结构的主体是一个外径1.3米、内径1.15米、高0.8米的空心高强度铝制圆柱体。永磁体呈条状插入主结构，其磁场强度高达1400高斯。主结构由中国航天科技一院设计，磁体则由中科院电工所制造，采用的是新型高磁能积钕铁硼材料。

    “阿尔法磁谱仪1”于1998年6月随美国“发现”号航天飞机升空开始科学探索，但最终没能发现反物质和暗物质。此后，科学家开始研制“阿尔法磁谱仪2”。他们曾尝试用超导磁体代替永磁体。尽管这种方法可以产生更强的磁场，但超导磁体需要液氦冷却，太空中无法补充液氦，这样磁谱仪寿命只有3年。而使用永磁体的磁谱仪的使用寿命长达18年至20年，所以专家们决定沿用永磁体。此外，“阿尔法磁谱仪2”在“阿尔法磁谱仪1”的基础上增加了若干新的子探测器。

    问题之五：阿尔法磁谱仪是如何工作的？

    答：阿尔法磁谱仪的主要本领是能够探测到太空中“流窜”的粒子。这一本领基于其强大而特殊的磁场。带电粒子进入磁场后轨迹会发生变化，不同带电粒子的轨迹变化也不同，而不带电的粒子的轨迹则不会发生变化，因而观测粒子进入这一磁场后轨迹是否变化，变化程度有什么不同，就可以推知这是何种粒子。与天文望远镜观测物质发出的可见光和电磁波不同，磁谱仪直接观测粒子本身。因而，磁谱仪能够发现天文望远镜无法发现的暗物质等。（新华社北京4月4日电）