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2011年,，當(dāng)美國奮進(jìn)號航天飛機(jī)用自己的最后一次飛行將“阿爾法磁譜儀2”（AMS-02）送至空間站后,，美國媒體稱其送上天的是一塊“心血之結(jié)晶”，而“這臺儀器如果按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)目標(biāo)——探測到了暗物質(zhì)的蛛絲馬跡,，那它將給丁肇中帶來人生中另一座諾貝爾獎杯”,。
據(jù)英國BBC網(wǎng)站報(bào)道，2013年4月,，物理學(xué)家丁肇中及其團(tuán)隊(duì)公布了由其主持了18年的阿爾法磁譜儀項(xiàng)目首批研究成果：現(xiàn)已收集到40萬個正電子,，數(shù)據(jù)誤差只有1%，實(shí)驗(yàn)觀察到宇宙射線流中正電子存在的比率符合關(guān)于暗物質(zhì)存在的理論預(yù)測,。
但研究者言辭謹(jǐn)慎,，卻讓大眾覺得模棱兩可，究竟那40萬個正電子是什么概念,，人類為什么要千方百計(jì)尋覓暗物質(zhì),？新成果能讓我們解開它的謎題嗎？
暗物質(zhì)是永遠(yuǎn)繞不開的題目
關(guān)于暗物質(zhì),，最常聽見的一句話就是：它在宇宙中所占的比例,，遠(yuǎn)高于目前人類所有能看到的常規(guī)物質(zhì)。
其實(shí),，暗物質(zhì)課題之所以如此具有挑戰(zhàn)性,，皆因其并不能為肉眼和常規(guī)探測設(shè)備所發(fā)現(xiàn)——無論先進(jìn)設(shè)備用什么波段的光尋找，都不行,。
但我們又不能對暗物質(zhì)置之不理,，這就好像是宇宙中覆蓋了一張縱橫交錯編織而成的巨大卻看不見的網(wǎng)，這張網(wǎng)的脈絡(luò)波及深遠(yuǎn),，促成的不只是我們頭頂點(diǎn)點(diǎn)繁星,，還包括我們?nèi)祟愖陨怼５诳茖W(xué)史上,，人們從不曾完整揭開它的面紗——只有質(zhì)量能泄露它們的蛛絲馬跡,，而關(guān)于暗物質(zhì)本身的成分和結(jié)構(gòu),，仍形同迷霧。
這就是物理學(xué)基本理論中有著重要意義的一環(huán),。進(jìn)一步的科學(xué)研究,，永遠(yuǎn)也繞不開橫亙在人類與暗物質(zhì)之間的溝壑。正因如此,，近些年財(cái)政吃緊的西方國家,，卻都不愿意放棄對暗物質(zhì)研究的投入。
也可以說,，探測暗物質(zhì)一事,，關(guān)乎人類對整個宇宙形成、演化的理解和完善,。畢竟,，宇宙的概念，不但涵蓋了我們看得見的那小小一部分,，還包括了我們尚沒能力看見的絕大部分,。
而現(xiàn)在，人們想要探測暗物質(zhì),，有兩個辦法：將儀器放在地下深處,，或者送上太空。阿爾法磁譜儀項(xiàng)目就是后者,。
阿爾法磁譜儀2證明了其價值
在磁譜儀中,，有一個非常關(guān)鍵的部分就是永磁體，采用了磁場強(qiáng),、漏磁小的釹鐵硼永磁材料，能使探測器中的磁場是地球磁場的4000倍（地球磁場約為0.5高斯）,，可以直接探測到通過其中的單個粒子,；飛行時間閃爍器的作用是在粒子或反粒子經(jīng)過探測器時進(jìn)行記錄、讀數(shù),，并測量粒子的速度,；而硅微條探測器則由上千個硅傳感器組成，用于測量粒子的軌跡,；氣凝膠切倫科夫閾值計(jì)數(shù)管則可確定反質(zhì)子的存在,，并能幫助科學(xué)家將正電子或負(fù)電子與其他粒子如質(zhì)子、介子區(qū)分開來,。而暗物質(zhì)粒子,，被認(rèn)為是大質(zhì)量弱相互作用粒子（WIMP），擁有自身的反粒子,。
這些七暈八繞的闡釋,，說明了為什么丁肇中在“暗物質(zhì)探測結(jié)果”的發(fā)布會上不停地提到“反物質(zhì)粒子”一詞——這是磁譜儀的工作原理,。更主要的，這也說明磁譜儀并不同于常規(guī)探測設(shè)備,。它可是人類尋找暗反物質(zhì)之路上最大的一顆“希望之星”,。有以上儀器的協(xié)作，阿爾法磁譜儀2就可以收集數(shù)百萬光年外的恒星,、星系等宇宙射線源的信息,，通過觀測反物質(zhì)和暗物質(zhì)研究宇宙的起源和結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)還會作為大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）的重要補(bǔ)充,。
作為上一代磁譜儀的繼任者,，阿爾法磁譜儀2已經(jīng)可以位列有史以來最昂貴及最復(fù)雜的太空儀器排行榜之中了。但20億美元的花費(fèi),，可不僅僅是為了暗物質(zhì),，甚至也不僅是為了反物質(zhì)——AMS-02肩負(fù)的是數(shù)十年來高能物理學(xué)家們一直在尋找的幾個基礎(chǔ)問題的答案：物質(zhì)的最基本的成分是什么？使得這些基本粒子相互作用的最根本的力又是什么,？——換句話說,，AMS-02要以宇宙為實(shí)驗(yàn)室，回答地球提出的終極問題,。
而此次發(fā)布的首批成果,，用美國國家航空航天局（NASA）官方網(wǎng)站的一句話來說：AMS-02證明了其價值。
人類將解開暗物質(zhì)之謎,？
據(jù)此次公布的成果,，AMS項(xiàng)目目前已收集到40萬個正電子，項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)者丁肇中表示：“遠(yuǎn)超出人們的想象,。此前包括美國費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡等項(xiàng)目都曾觀察到過量正電子現(xiàn)象,，但數(shù)據(jù)誤差很大，而AMS的誤差只有1%,?！泵绹咳湛茖W(xué)網(wǎng)站則援引丁肇中的話：“這是有史以來第一個在太空以1%誤差這種精度進(jìn)行測量的?！钡≌刂型瑫r坦承：“我們目前還沒有充分證據(jù)去排除其他可能性,。”
對于這一結(jié)論許多人摸不到頭腦,。不過NASA官方網(wǎng)站的消息或?qū)⒄f明其意義：在描述完AMS項(xiàng)目的工作原理后,，該文章稱“更為重要的是，結(jié)果指出,， AMS-02已經(jīng)看到了可被證明是難以捉摸的暗物質(zhì)的證據(jù)”,，需要的是“更多的研究工作來增進(jìn)這一發(fā)現(xiàn)”。
可以認(rèn)為,，此次AMS-02以非常高精度的指標(biāo),，“看”到了暗物質(zhì)粒子的線索,。保守的看法是，新公布的成果向最終找到暗物質(zhì)存在的可靠證據(jù)又邁進(jìn)了一步,。不過,，據(jù)歐核中心總干事的說法，以AMS-02的精度,，加之地球與空間設(shè)備的互補(bǔ),，“我完全有信心在未來數(shù)年內(nèi)揭開暗物質(zhì)之謎”。
科學(xué)發(fā)現(xiàn)每天都在進(jìn)行,，只有很少一部分能夠推動甚至改變?nèi)藗儗陀^世界的認(rèn)識,，暗物質(zhì)無疑就是其中之一。希格斯玻色子的出現(xiàn)正在認(rèn)證中,，暗物質(zhì)也正在一步步走向人類觸手可及之處,，就算數(shù)年后答案揭曉，謎題也并非到此為止,，想來探索的征程也永不會結(jié)束,。
(來源:科技日報(bào))
