歷時(shí)18年，由諾貝爾獎(jiǎng)得主、美籍華人物理學(xué)家丁肇中主持的阿爾法磁譜儀（AMS）項(xiàng)目終于公布了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上，該項(xiàng)目有望對(duì)宇宙中究竟是否存在暗物質(zhì)給出一個(gè)明確的結(jié)論。

在這一舉世矚目的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的作者名單中，有18位來(lái)自中山大學(xué)的師生（部分已畢業(yè)），他們究竟在阿爾法磁譜儀項(xiàng)目中從事了哪些工作？記者采訪(fǎng)了該項(xiàng)目的參與者。

“精密空調(diào)”中大造

阿爾法磁譜儀上有一個(gè)重要組件“徑跡探測(cè)器”，是磁譜儀上唯一能分辨電子正負(fù)極性的組件，它長(zhǎng)度近十米，對(duì)溫度穩(wěn)定性和均勻性的要求均極為苛刻，偏差不能超過(guò)±1℃，而最終伴隨“進(jìn)極探測(cè)器”升空的“精密空調(diào)”正是由中山大學(xué)研制的。

中山大學(xué)空間技術(shù)中心主任何振輝教授是“空調(diào)”項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。他告訴記者，“空調(diào)”的全名是機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)兩相流體回路散熱（熱控）系統(tǒng)，從阿爾法磁譜儀升空至今一直工作正常，在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表的文章中，還專(zhuān)門(mén)提到了這臺(tái)“精密空調(diào)”。

何振輝介紹說(shuō)，雖然這套熱控系統(tǒng)非常精密，但工作原理非常簡(jiǎn)單，類(lèi)似于燒開(kāi)水。水在一定條件下被加熱時(shí)會(huì)沸騰蒸發(fā)，遇到鍋蓋等較冷的地方會(huì)重新凝結(jié)成水。而在中大研制的“空調(diào)”中，用高壓的液體二氧化碳（CO2）代替水，流經(jīng)發(fā)熱的、溫度高的電子元件時(shí)沸騰蒸發(fā)，帶走熱量；CO2的液體和蒸汽混合物流到低溫的地方冷凝成液體，最后再經(jīng)由機(jī)械泵的推送流回到負(fù)載繼續(xù)蒸發(fā)，形成循環(huán)，學(xué)名叫做機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)兩相回路系統(tǒng)。

丁肇中在最近給中山大學(xué)許寧生校長(zhǎng)的來(lái)信中，評(píng)價(jià)道：“AMS每天不間斷地紀(jì)錄與采集數(shù)以?xún)|計(jì)的數(shù)據(jù)信息。中山大學(xué)對(duì)AMS項(xiàng)目的研發(fā)和組裝有著卓越的貢獻(xiàn)，并一直支持AMS在軌道運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)以保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行?！?/p>

據(jù)何振輝教授介紹，中山大學(xué)在阿爾法磁譜儀項(xiàng)目中取得的成就，絕不僅是署名的18名師生的功勞，到目前為止，中山大學(xué)先后共有23名教師和57名學(xué)生參與了該項(xiàng)目的工作?；騾⑴c前期熱控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測(cè)試，或參與后期的數(shù)據(jù)分析和重建，他們更多的成了幕后英雄。

250億條觀(guān)察數(shù)據(jù) 中大博士生參與整理

在從2011年5月19日至2012年12月10日的18個(gè)月的太空運(yùn)行中，阿爾法磁譜儀共捕捉分析了250億個(gè)初級(jí)宇宙射線(xiàn)事件，科學(xué)家們從中確認(rèn)了680萬(wàn)個(gè)電子及正電子的事件，其中正電子事件40萬(wàn)個(gè)，這在科學(xué)史上也是首創(chuàng)。后期的數(shù)據(jù)處理，要還原每個(gè)電子的軌跡，并測(cè)算出其能量，這對(duì)于分析電子的來(lái)源至關(guān)重要，其重要性不亞于磁譜儀的研制。

中山大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院的博士生翁致力是中大18位署名作者之一，他有幸參與了數(shù)據(jù)處理工作，而國(guó)內(nèi)能參與到這項(xiàng)工作的只有兩人。這項(xiàng)常人看來(lái)非?？菰锏墓ぷ鳎讨铝s樂(lè)在其中，他說(shuō)自己是幸運(yùn)的，項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行了18年，而到自己這里才真正有數(shù)據(jù)出來(lái)，相對(duì)于師兄師姐，自己更有成就感。

丁肇中對(duì)翁致力的評(píng)價(jià)非常高，“翁致力先生對(duì)AMS 數(shù)據(jù)分析做出了重要的貢獻(xiàn)。他與美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家合作并受到他們的重視，大家都肯定了他是多年來(lái)與我們合作的最優(yōu)秀的中國(guó)青年科學(xué)家?！?/p>

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，究竟得出了怎樣的結(jié)論？翁致力介紹說(shuō)，680萬(wàn)個(gè)電子的能量從5億至3500億電子伏特不等，根據(jù)整理得到的數(shù)據(jù)，在5億至100億電子伏特間，正電子所占的比例可以很好地符合傳統(tǒng)粒子物理學(xué)和宇宙學(xué)的理論，隨著能量的提高逐漸減少。而超過(guò)100億電子伏特這一能量級(jí)后，按照傳統(tǒng)理論，正電子的比例會(huì)進(jìn)一步減少，而實(shí)際觀(guān)察到的結(jié)果卻顯示在100億至約2500億電子伏特間，正電子的比例卻逐漸增加，在2500億電子伏特以上，比例似乎持平了。

這些“多出來(lái)”的正電子是從哪里來(lái)的？這是暗物質(zhì)是否存在的關(guān)鍵，根據(jù)進(jìn)一步觀(guān)察和數(shù)據(jù)分析，可能會(huì)有一個(gè)明確的答案。根據(jù)現(xiàn)有的假設(shè)，正電子有兩個(gè)可能的來(lái)源：脈沖星或暗物質(zhì)，“太陽(yáng)系附近幾顆脈沖星的位置是相對(duì)固定的，所以如果正電子是脈沖星發(fā)出的，那么當(dāng)阿爾法磁譜儀改變方向時(shí)，正電子的比例會(huì)出現(xiàn)明顯改變。而如果正電子來(lái)源于暗物質(zhì)，按照現(xiàn)有的理論假設(shè)，在宇宙中，各個(gè)方向捕捉到的正電子比例會(huì)基本持平。目前搜集到的數(shù)據(jù)量只相當(dāng)于預(yù)期收集總數(shù)據(jù)量的十分之一，通過(guò)進(jìn)一步觀(guān)察，得到更精確的數(shù)據(jù)后，便有望給出暗物質(zhì)究竟是否存在的答案?！?/p>

【鏈接】

暗物質(zhì)

暗物質(zhì)不發(fā)光，不發(fā)出電磁波，所以看不見(jiàn)，暫時(shí)無(wú)法觀(guān)測(cè)到。但與通常物質(zhì)一樣，暗物質(zhì)有引力作用。這個(gè)引力效應(yīng)讓天文學(xué)家在宇宙空間發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)占宇宙的23%，另外73%是暗能量，組成“可見(jiàn)”世界的常規(guī)物質(zhì)只占4%。

雖然人們?cè)缫呀?jīng)猜測(cè)到暗物質(zhì)可能存在，但一直以來(lái)從未明確探測(cè)到暗物質(zhì)粒子，因此，還不能確定暗物質(zhì)的性質(zhì)。阿爾法磁譜儀是目前靈敏度最高，也是最復(fù)雜、最昂貴的一臺(tái)暗物質(zhì)探測(cè)設(shè)備，代表了當(dāng)今科學(xué)實(shí)驗(yàn)的最高技術(shù)手段。項(xiàng)目啟動(dòng)之初便有16個(gè)國(guó)家的60個(gè)科研機(jī)構(gòu)參與，目前已耗資21億美元，實(shí)驗(yàn)過(guò)程可能持續(xù)15至20年。