宇宙中無(wú)所不在又無(wú)跡可尋的暗物質(zhì)，似乎正從理論預(yù)言走向現(xiàn)實(shí)。4月3日，諾獎(jiǎng)得主、美籍華裔物理學(xué)家丁肇中率領(lǐng)的AMS團(tuán)隊(duì)宣布發(fā)現(xiàn)超過(guò)40萬(wàn)個(gè)正電子，這些正電子可能來(lái)自人類(lèi)一直尋找的暗物質(zhì)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的發(fā)布，立即引起世界關(guān)注。
值得一提的是，這個(gè)點(diǎn)燃學(xué)界對(duì)破解暗物質(zhì)之謎的熱情和信心的項(xiàng)目，有著“廣東制造”的身影，其熱控系統(tǒng)為中山大學(xué)研發(fā)，丁肇中團(tuán)隊(duì)此次發(fā)表論文的作者也包含了18名中山大學(xué)參加AMS計(jì)劃的師生。
暗物質(zhì)就快找到？
由丁肇中教授主持的AMS（阿爾法磁譜儀項(xiàng)目）是安置于太空中的精密粒子探測(cè)裝置，耗資21億美元，是上世紀(jì)末和本世紀(jì)初世界上規(guī)模最大的科學(xué)計(jì)劃之一，全世界有16個(gè)國(guó)家的600多位科學(xué)家參與了這一項(xiàng)目。
AMS以探測(cè)外層空間反物質(zhì)與暗物質(zhì)為目的，2011年5月16日，AMS由美國(guó)“奮進(jìn)號(hào)”航天飛機(jī)送入太空，這次在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）宣布的成果是歷時(shí)18年后的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)成果。
AMS被認(rèn)為代表近年來(lái)最具前瞻性和最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。過(guò)去數(shù)十年，科學(xué)家認(rèn)為宇宙是由“暗物質(zhì)”所組成，但科學(xué)家對(duì)于看不見(jiàn)的暗物質(zhì)了解模糊。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)確實(shí)存在暗物質(zhì)，它將揭開(kāi)科學(xué)家一直探討的“宇宙是由什么所構(gòu)成的”這個(gè)奧秘，證明理論上假設(shè)的粒子和力量確實(shí)存在。
廣東省投入3000萬(wàn)科研經(jīng)費(fèi)
值得一提的是，這個(gè)在太空中篩檢高能粒子的家伙有著“廣東制造”的身影。中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院、空間技術(shù)中心主任何振輝教授介紹，中山大學(xué)參與的是AMS上最主要的探測(cè)器——徑跡探測(cè)器的熱控系統(tǒng)研發(fā)，即在復(fù)雜的空間環(huán)境中保持探測(cè)器需要的穩(wěn)定溫度和熱環(huán)境。
該熱控系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)大學(xué)參與AMS項(xiàng)目所研制的、唯一在太空上運(yùn)行的裝置。由于A(yíng)MS每90分鐘繞地球一周，其所在環(huán)境最低溫零下90℃，最高230℃，熱控系統(tǒng)相當(dāng)于給所有原件穿上了一件“保溫衣”。AMS所工作的溫度要求不超過(guò)正負(fù)一度，當(dāng)時(shí)是個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。
中山大學(xué)前后參與熱控系統(tǒng)項(xiàng)目的師生有70多人，丁肇中此次發(fā)表論文作者就包含有18名中山大學(xué)參加AMS計(jì)劃的師生。論文中特別提到，由中大負(fù)責(zé)研發(fā)的熱控系統(tǒng)為探測(cè)器的精密工作提供了保障。
AMS的首個(gè)研究成果出爐后，丁肇中給中大校長(zhǎng)許寧生寫(xiě)來(lái)賀信表?yè)P(yáng)中大團(tuán)隊(duì)：“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)?！睋?jù)悉，中大承擔(dān)的這個(gè)項(xiàng)目得到省政府支持，廣東省政府投入3000萬(wàn)元人民幣的科研經(jīng)費(fèi)。
人物：中大博士與世界科學(xué)“大?！焙献?/b>
中大“85后”博士生翁致力碩博四年，三年半的時(shí)間在歐洲核子中心度過(guò)。中大與該項(xiàng)目合作近十年，共派出17位學(xué)生到歐洲核子中心AMS實(shí)驗(yàn)室工作，翁致力是最幸運(yùn)的一位。在過(guò)去18個(gè)月，他參加了AMS數(shù)據(jù)重建和分析工作。由于出色的表現(xiàn)，翁致力受到丁肇中邀請(qǐng)，將繼續(xù)在歐洲核子中心完成其博士后科研。近日，剛從瑞士回國(guó)的翁致力講述了與科學(xué)“大牛”們合作的故事。
丁肇中對(duì)“不出錯(cuò)”的要求十分苛刻，“我想今后50年里也不可能有人再做這么大、這么困難的實(shí)驗(yàn)了”。AMS升空后，他每天召集會(huì)議分析，并將數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)分成兩個(gè)小組，互不通氣，獨(dú)立拿出結(jié)論，以保證結(jié)果的可信度。翁致力所在小組有來(lái)自美國(guó)、中國(guó)和瑞士的科學(xué)家，多是領(lǐng)域內(nèi)數(shù)一數(shù)二的專(zhuān)家。
翁致力說(shuō)，與各國(guó)科學(xué)家們交流的機(jī)會(huì)更多是在各種會(huì)議的討論上，大家都會(huì)毫無(wú)保留地表達(dá)見(jiàn)解，也會(huì)毫無(wú)保留對(duì)其他人的方法提出意見(jiàn)和批評(píng)。有時(shí)產(chǎn)生爭(zhēng)論，這些科學(xué)家讓他最敬佩的是，無(wú)論開(kāi)會(huì)爭(zhēng)論多激烈，私底下立刻有說(shuō)有笑，不會(huì)產(chǎn)生一絲隔閡。
在師弟師妹眼中，翁致力四年碩博生涯很傳奇。翁致力卻認(rèn)為，這四年與國(guó)內(nèi)大學(xué)沒(méi)有本質(zhì)差別，因?yàn)椤盁o(wú)論在國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，要做好研究工作都需要獨(dú)立思考與勤奮的工作”。
翁致力說(shuō)，在日內(nèi)瓦，除了旅游方便外，大部分時(shí)間都在辦公室埋頭苦干，并沒(méi)有像美劇《生活大爆炸》里那么多姿多彩。
這18個(gè)月整理的數(shù)據(jù)量是個(gè)什么概念？翁致力說(shuō)，相當(dāng)于要1000臺(tái)日常用的筆記本的cpu（速率2.4g）連續(xù)每天24小時(shí)不斷運(yùn)作上一個(gè)月。
由于出色的工作，這位有些靦腆的理科生得到了世界頂尖科學(xué)家非常高的評(píng)價(jià)。丁肇中在給中大的感謝信中對(duì)其評(píng)價(jià)道：“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>
科研進(jìn)展：暗物質(zhì)還是脈沖星 下階段數(shù)據(jù)公布可辨別
AMS（阿爾法磁譜儀）實(shí)驗(yàn)組的何振輝教授昨日表示，該實(shí)驗(yàn)組近日收獲的重要實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓人類(lèi)對(duì)暗物質(zhì)的認(rèn)識(shí)又進(jìn)了一步。未來(lái)幾年內(nèi)，丁肇中教授及AMS團(tuán)隊(duì)極有可能找到證明暗物質(zhì)存在的重要依據(jù)。
何振輝說(shuō)，AMS探測(cè)到的數(shù)據(jù)說(shuō)明，在高能端比標(biāo)準(zhǔn)模型中多出的那部分正電子從理論上有兩種可能的來(lái)源，即暗物質(zhì)來(lái)源和脈沖星來(lái)源。這兩個(gè)理論預(yù)言在論文公開(kāi)的能量段內(nèi)看不出差異，但在更高的能量段就有不同。因此，在A(yíng)MS獲得更多的高能端數(shù)據(jù)后，就可以辨別哪個(gè)理論的預(yù)言是對(duì)的。
中科院高能物理所研究員陳國(guó)明說(shuō)，現(xiàn)在科學(xué)家還不能確定新發(fā)現(xiàn)的正電子來(lái)源肯定是暗物質(zhì)，因?yàn)橛幸恍┟}沖星也可能為地球帶來(lái)正電子。一般來(lái)說(shuō)，來(lái)自脈沖星的正電子應(yīng)來(lái)自一個(gè)方向，但目前AMS看到的正電子是各向同性的，這對(duì)脈沖星起源說(shuō)不利。不過(guò)也有科學(xué)家認(rèn)為，離地球較遠(yuǎn)的脈沖星發(fā)出正電子經(jīng)過(guò)復(fù)雜的磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)及星際物質(zhì)的相互作用，也會(huì)變得各向同性。
知多D：暗物質(zhì)與正電子
宇宙由物質(zhì)組成。人類(lèi)已知的物質(zhì)是正物質(zhì)，由原子組成。反物質(zhì)則由帶負(fù)電的質(zhì)子和帶正電的電子組成。暗物質(zhì)是看不見(jiàn)的物質(zhì)，被認(rèn)為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的課題，它代表了宇宙中90%以上的物質(zhì)含量，而我們可看到的物質(zhì)只占宇宙總物質(zhì)量的5%左右。暗物質(zhì)無(wú)法直接觀(guān)測(cè)得到，但它卻能干擾星體發(fā)出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到。科學(xué)家曾對(duì)暗物質(zhì)的特性提出了多種理論假設(shè)，但直到目前還沒(méi)有得到充分的證明。
物理學(xué)的基本常識(shí)告訴人們，電子都是帶負(fù)電的。少量的來(lái)自于次級(jí)相互作用的正電子是可以理解的。現(xiàn)在科學(xué)家們確認(rèn)了大量的正電子存在，這個(gè)“事件”超出了人類(lèi)已有的知識(shí)范疇，是物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中所沒(méi)有的。因而用新的物理學(xué)模型正確解釋正電子的存在（暗物質(zhì)的存在），或許就是物理學(xué)及人類(lèi)認(rèn)識(shí)上的重大突破。
