諾貝爾獎(jiǎng)得主、美籍華人物理學(xué)家丁肇中主持的大型粒子物理實(shí)驗(yàn)——阿爾法磁譜儀（AMS）實(shí)驗(yàn)組于今年4月5日在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）發(fā)表了第一個(gè)物理研究結(jié)果，使人類(lèi)對(duì)宇宙中暗物質(zhì)的認(rèn)識(shí)更進(jìn)了一步。鮮為人知的是，廣東科學(xué)家參與了這項(xiàng)國(guó)際重大科學(xué)工程，并在其中作出了重要貢獻(xiàn)。

筆者昨日獲悉，最近發(fā)表的這篇論文作者中，就包含了18名中山大學(xué)參加AMS計(jì)劃的師生。參與實(shí)驗(yàn)的中大師生對(duì)南方日?qǐng)?bào)記者表示，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)。

階段性成果

對(duì)前所未有的680萬(wàn)個(gè)電子精密計(jì)算

阿爾法磁譜儀（AMS）是已有在太空中運(yùn)行的最強(qiáng)有力、最精確和最靈敏的粒子譜儀。2011年5月16日，美國(guó)“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)最后一次任務(wù)是將“阿爾法磁譜儀2”送至國(guó)際空間站，其主要任務(wù)之一就是尋找宇宙中的暗物質(zhì)。

據(jù)了解，在宇宙的構(gòu)成中，人類(lèi)已知的物質(zhì)僅占4%左右，而暗物質(zhì)幾乎是已知物質(zhì)的6倍，但科學(xué)家一直未找到它存在的證據(jù)。

安裝在國(guó)際空間站（ISS）外部的AMS自2011年5月19日開(kāi)始工作至今，已觀(guān)測(cè)超過(guò)300億個(gè)宇宙射線(xiàn)，其能量高達(dá)數(shù)兆（1012）電子伏特的能譜。它的永久磁鐵及串聯(lián)在一起的數(shù)個(gè)精密粒子探測(cè)器收集并分辨由外層空間穿過(guò)AMS的帶電宇宙射線(xiàn)。AMS將在ISS上長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)，預(yù)計(jì)每年記錄160億個(gè)宇宙射線(xiàn)事件并傳送到地面由AMS實(shí)驗(yàn)組分析。

據(jù)參與AMS實(shí)驗(yàn)組的中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院教授何振輝介紹，AMS升空后的一年半中分析了250億個(gè)初級(jí)宇宙射線(xiàn)事件?！捌渲形覀兇_認(rèn)了數(shù)量上前所未有的（680萬(wàn)個(gè)）電子及其反粒子——正電子的事件?！焙握褫x說(shuō)，第一篇論文即是對(duì)這680萬(wàn)個(gè)粒子在5億至3500億電子伏特能量范圍的精密研究結(jié)果。

“我們得到的結(jié)果，與暗物質(zhì)粒子相碰撞會(huì)相互破壞并產(chǎn)生正電子的理論相吻合?！钡握褫x表示，這并不能完全從理論上證明暗物質(zhì)的存在，還需要積累更多的數(shù)據(jù)來(lái)研究——目前報(bào)道的數(shù)據(jù)量只相當(dāng)于預(yù)期收集總數(shù)據(jù)量的1/10。

計(jì)算天文數(shù)字

1000個(gè)CPU要連續(xù)運(yùn)算一個(gè)月

阿爾法磁譜儀（AMS）實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)國(guó)際重大科學(xué)工程，目前已吸引了超過(guò)16個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500多名科學(xué)家參與。中山大學(xué)自2003年開(kāi)始參與其中，并承擔(dān)了該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)部分。中大還是國(guó)內(nèi)唯一一家從事實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、物理研究工作的大學(xué)。

“數(shù)據(jù)重建和AMS建造一樣重要?！眳⑴c論文數(shù)據(jù)重建和分析工作的中山大學(xué)博士翁致力說(shuō)，暗物質(zhì)到底存不存在，要分析完數(shù)據(jù)才能知道。AMS的數(shù)據(jù)分析由2個(gè)獨(dú)立的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行。每個(gè)團(tuán)隊(duì)都包括了許多國(guó)家的科學(xué)家，互相“挑錯(cuò)”，最終達(dá)成一致，確保結(jié)果的正確。

翁致力是中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院2010級(jí)博士生。中大先后派出3個(gè)博士生參與AMS實(shí)驗(yàn)組，而翁致力是與丁肇中團(tuán)隊(duì)合作做AMS數(shù)據(jù)分析的第一個(gè)博士。2009年，當(dāng)翁致力還在讀碩士時(shí)，他就被選派到在日內(nèi)瓦歐洲核子研究組織的AMS運(yùn)行中心參與值班。

250億個(gè)事件、680萬(wàn)個(gè)電子，這些讓人一看就“頭大”的數(shù)字，如何計(jì)算分析？“這并不是件輕松的事?！蔽讨铝Υ蛄艘粋€(gè)形象的比喻：要計(jì)算這18個(gè)月的數(shù)據(jù)，大概需要1000個(gè)CPU為2.4GHz的臺(tái)式機(jī)連續(xù)不間斷地運(yùn)行一個(gè)月。光整個(gè)分析就持續(xù)了1年。

翁致力說(shuō)，在日內(nèi)瓦的工作生活是相當(dāng)緊張和枯燥的?！岸≌刂邢壬浅?yán)格，絕對(duì)不允許實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)哪怕一丁點(diǎn)兒錯(cuò)誤?！背舜酥?，最緊張的還是要和時(shí)間賽跑：如果結(jié)果做不出來(lái)，就博士畢業(yè)不了。

不過(guò)，幸運(yùn)的是，AMS第一個(gè)實(shí)驗(yàn)成果終于在最近發(fā)表了。翁致力也得以趕回中大做博士答辯。

高 度評(píng)價(jià)

丁肇中致信中大贊揚(yáng)卓越貢獻(xiàn)

中大黨委副書(shū)記李萍全程見(jiàn)證了中大參與AMS實(shí)驗(yàn)全過(guò)程。她說(shuō)，事實(shí)上，中大有近70位老師、學(xué)生參與到AMS建設(shè)中。其中作出主要貢獻(xiàn)的有30人，包括論文作者中的18位師生。

中山大學(xué)參與該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)部分，并在世界上首次研制出AMS上最主要的散熱裝置——軌跡探測(cè)器熱控系統(tǒng)，用于在復(fù)雜的空間環(huán)境中保持軌跡探測(cè)器溫度分布均勻、穩(wěn)定的熱環(huán)境。李萍說(shuō)，通過(guò)參與磁譜儀項(xiàng)目，中山大學(xué)學(xué)習(xí)和積累了豐富的大型國(guó)際合作項(xiàng)目研發(fā)和管理經(jīng)驗(yàn)，鍛煉和培養(yǎng)了承擔(dān)國(guó)際最高水平研究項(xiàng)目的整體能力。這期間，中大在國(guó)內(nèi)外期刊上發(fā)表相關(guān)論文21篇，會(huì)議論文20篇。

近日，丁肇中先生還專(zhuān)門(mén)致信中山大學(xué)校長(zhǎng)許寧生，高度評(píng)價(jià)中大作出的重要貢獻(xiàn)。“AMS每天不間斷地記錄與采集數(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?！倍≌刂斜硎?，AMS的第一篇論文已于2013年4月5日公開(kāi)發(fā)表，受到各國(guó)科學(xué)家、媒體的重視，“中山大學(xué)對(duì)AMS實(shí)驗(yàn)的成功作出重要的貢獻(xiàn)”。

翁致力告訴筆者，中國(guó)科研人員還將繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和物理研究，雖然最終揭曉暗物質(zhì)存在之謎還需要數(shù)年時(shí)間，但這一成果無(wú)疑對(duì)物理學(xué)的發(fā)展意義重大。