本報(bào)訊 當(dāng)?shù)貢r(shí)間9 月18 日晚，諾貝爾獎(jiǎng)得主、美籍華人物理學(xué)家丁肇中帶領(lǐng)的阿爾法磁譜儀團(tuán)隊(duì)在歐洲核子研究中心公布了其最新研究成果，在業(yè)已完成的觀(guān)測(cè)中，暗物質(zhì)的6 個(gè)特征已有5 個(gè)得到確認(rèn)，進(jìn)一步顯示暗物質(zhì)可能存在。

“這是個(gè)很不錯(cuò)的結(jié)果?！眹?guó)家天文臺(tái)宇宙暗物質(zhì)暗能量組首席研究員陳學(xué)雷說(shuō)，該探測(cè)設(shè)備的精度和準(zhǔn)確度很高，結(jié)果意味著暗物質(zhì)探測(cè)邁出了重要一步。

暗物質(zhì)和暗能量被并稱(chēng)為21 世紀(jì)現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)晴朗天空中的“兩朵烏云”。在宇宙的構(gòu)成中，人類(lèi)已知物質(zhì)為4%左右，暗物質(zhì)的比例幾乎是已知物質(zhì)的6 倍。

在陳學(xué)雷看來(lái)，暗物質(zhì)是大自然給予人類(lèi)的新提示，“我們本以為有一套很完美的描述大自然的體系，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)，我們所能描述的僅是宇宙的冰山一角”。

不過(guò)，由于暗物質(zhì)不與電磁波等產(chǎn)生作用，目前科學(xué)家只能通過(guò)其與物質(zhì)的相互作用來(lái)間接“觀(guān)察”暗物質(zhì)?；诎滴镔|(zhì)碰撞產(chǎn)生正電子與反質(zhì)子的原理在太空進(jìn)行的湮滅實(shí)驗(yàn)，是探尋暗物質(zhì)跡象的手段之一。丁肇中率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)正是湮滅實(shí)驗(yàn)的代表。

2013 年4 月3 日，丁肇中向全世界第一次公布了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果——阿爾法磁譜儀探測(cè)到40 萬(wàn)個(gè)正電子；比例上升平衡，沒(méi)有出現(xiàn)峰值；正電子來(lái)源沒(méi)有特定方向。但這些正電子是否是暗物質(zhì)存在的證據(jù)，丁肇中無(wú)法判斷。

此次與暗物質(zhì)碰撞湮滅產(chǎn)生正電子模型預(yù)測(cè)更符合的新發(fā)現(xiàn)，讓丁肇中團(tuán)隊(duì)非常興奮。

據(jù)參與該項(xiàng)目的山東大學(xué)教授程林介紹，目前阿爾法磁譜儀已發(fā)現(xiàn)了1090 億個(gè)電子與反電子，這是半世紀(jì)來(lái)首次檢測(cè)到的正電子分率的最大值，在空間各向同性的測(cè)量精度方面也比上次有所提高。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果同時(shí)顯示，宇宙中存在與大部分電子不一樣的正電子源。此外，還精確排除了已有不同的宇宙線(xiàn)模型。

開(kāi)始點(diǎn)、上升速率、最高點(diǎn)以及正電子的產(chǎn)生率是否會(huì)突然下降……這是暗物質(zhì)碰撞產(chǎn)生過(guò)量正電子的6 個(gè)特征。如今，僅有正電子的產(chǎn)生率是否下降這一特征尚未被觀(guān)測(cè)到。在程林看來(lái)，此次研究結(jié)果將人類(lèi)對(duì)暗物質(zhì)的探索向前推進(jìn)了一大步。

中山大學(xué)教授何振輝則指出，此結(jié)果使人們對(duì)宇宙線(xiàn)的認(rèn)識(shí)更清晰。中山大學(xué)承擔(dān)了阿爾法磁譜儀“硅微條軌跡探測(cè)器”熱控系統(tǒng)（TTCS）的建造及在軌運(yùn)行監(jiān)護(hù)。硅微條軌跡探測(cè)器是阿爾法磁譜儀中最重要的探測(cè)器，TTCS為硅微條軌跡探測(cè)器的精確測(cè)量提供了穩(wěn)定的熱環(huán)境?！皼](méi)有TTCS，就沒(méi)有如此高的測(cè)量精度?！焙握褫x說(shuō)。

這是不是意味著這塊籠罩在人類(lèi)頭上的烏云即將退去呢？對(duì)此，丁肇中表示，證明暗物質(zhì)所需的最后1 個(gè)特征，還需花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。

在粒子物理學(xué)家、中科院院士陳和生看來(lái)，要想判斷已觀(guān)測(cè)到的特征是否是暗物質(zhì)存在的跡象，還需要更多的數(shù)據(jù)來(lái)支撐，而尚未發(fā)現(xiàn)的最后一個(gè)特征則最為關(guān)鍵。

陳和生向記者解釋?zhuān)捎诎滴镔|(zhì)能量有限，不可能在超過(guò)其質(zhì)量的地方產(chǎn)生正電子，到了一定限度后，會(huì)突然下降。如果沒(méi)有下降，則說(shuō)明目前顯示出來(lái)的跡象來(lái)自于別的過(guò)程，而不是由一個(gè)有固定能量的粒子產(chǎn)生的?！耙暫笃谟^(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的情況來(lái)確定最終結(jié)果。”他說(shuō)。

不過(guò)，專(zhuān)家們也擔(dān)憂(yōu)，如果無(wú)法確認(rèn)暗物質(zhì)存在的最后一個(gè)特征，就需要更換另外一種方式尋找暗物質(zhì)。

對(duì)此，陳學(xué)雷指出，相對(duì)于其他領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，天文學(xué)有著更大的開(kāi)放性，更好地分享數(shù)據(jù)可以推進(jìn)謎底的破解。因此，他認(rèn)為，應(yīng)該注重該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外合作。

此外，專(zhuān)家們還指出，應(yīng)該更加注重獨(dú)特的數(shù)據(jù)來(lái)源。對(duì)此，中國(guó)已具備較大優(yōu)勢(shì)。2010 年底，中國(guó)首個(gè)極深地下實(shí)驗(yàn)室——“中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室”投入使用，開(kāi)展暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)研究。

“利用既有的技術(shù)開(kāi)發(fā)一些獨(dú)特的渠道去做試驗(yàn)，將來(lái)可能會(huì)有很好的機(jī)會(huì)。”陳學(xué)雷說(shuō)。

中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)暗物質(zhì)與空間天文實(shí)驗(yàn)室主任常進(jìn)等人正在緊鑼密鼓地研制的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星，也是其中的一個(gè)。

常進(jìn)透露，暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星將于2015年底發(fā)射。屆時(shí)，衛(wèi)星將通過(guò)在空間觀(guān)測(cè)高能電子和伽馬射線(xiàn)，尋找暗物質(zhì)的痕跡。而與丁肇中團(tuán)隊(duì)對(duì)正電子的關(guān)注點(diǎn)不同，探測(cè)衛(wèi)星將從正負(fù)電子的總和入手，解析暗物質(zhì)之謎。

原文鏈接：http://news.sciencenet.cn/dz/upload/201492262451413.pdf