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美國航天局2013年1月24日宣布,，將參與歐洲航天局的歐幾里德項目,，雙方將攜手探索宇宙中神秘的暗物質和暗能量。歐幾里德太空望遠鏡將于2020年升空,，隨后在6年內繪制宇宙中約20億個星系的分布圖,，揭示宇宙間暗物質,、暗能量的真,。歐幾里德望遠鏡項目大約耗資8.1億美元。圖為“歐幾里德”暗能量望遠鏡的藝術想象圖,。 |
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丁肇中
將再獲諾獎？
“去年,，人類發(fā)現(xiàn)了一種幾乎可以肯定是希格斯玻色子的新粒子,；今年，暗物質的存在證據(jù)又出現(xiàn)了！”丁肇中研究團隊的重大發(fā)現(xiàn)一經傳出,，立即引來網(wǎng)友對物理學界的拍案驚奇,。但更多的是贊嘆：“如果科技是魔法，那丁老師的興趣顯然都用來鉆研黑暗魔法了,?！薄叭祟愑忠淮未蜷_了潘多拉魔盒?！边€有網(wǎng)友發(fā)出諾獎之問：“丁肇中會第二次獲得諾獎么,？”
人物檔案
丁肇中
丁肇中1936年1月27日出生于美國，祖籍中國山東省日照市濤雒,，現(xiàn)任美國麻省理工學院教授,，是美國科學院院士，曾獲1976年諾貝爾物理學獎,。他研究方向是高能實驗粒子物理學,，曾發(fā)現(xiàn)一種新的基本粒子，并以物理文獻中習慣用來表示電磁流的拉丁字母“J”將那種新粒子命名為“J粒子”,。
核心提示
宇宙中存在著這樣一種“看不見的統(tǒng)治者”,，它的名字叫暗物質，它對于恒星,、星系等天體的誕生起著重要的作用,。盡管地球上找不到，元素周期表里也沒有,，但全世界的科學家們都對“暗物質”充滿了興趣,，全球有幾十個研究小組在尋找。2月18日,，在美國波士頓結束的美國科學促進會（AAAS）年會上,，美國麻省理工物理學家丁肇中領導的研究團隊對外宣布，他們的阿爾法磁譜儀（AMS）發(fā)現(xiàn)了弱相互作用大質量粒子（WIMP）存在的證據(jù),，6個科研小組達成了一致意見,，都贊同是探測到WIMP，而WIMP就是一種暗物質的候選體,。丁肇中稱,，將于未來幾周發(fā)表涉及暗物質的研究論文，對這項研究的進展作詳細闡述,。
最新進展
丁肇中團隊等待18年的論文
或揭8大宇宙未解之謎之一
美國《科學》雜志2012年選出8大宇宙未解之謎,，其中就包括神秘的暗物質。2003年,，美國國家航空航天局宣布,，根據(jù)威爾金森微波各向異性探測器的觀測數(shù)據(jù),，發(fā)現(xiàn)了暗物質存在的直接證據(jù)，并估算出宇宙由73%的暗能量,，23%的暗物質和4%我們已知的物質組成,，可以說4%以外的部分大都屬于未知。
中科院理論物理研究所研究員李淼表示,，根據(jù)現(xiàn)在丁肇中透露的消息,，只能說探測到暗物質湮滅的信號的可能性比較大，但他沒有說這些信號來自暗物質還是脈沖星,，“如果丁肇中團隊的發(fā)現(xiàn)被確認,，這肯定是這幾十年來的重要科學發(fā)現(xiàn)?！比绻舜伟滴镔|的發(fā)現(xiàn)能夠得到確認,，那么人類對于宇宙的認知無疑向前邁進了一大步。
史上最貴實驗
2011年5月,，美國奮進號航天飛機執(zhí)行了最后一次太空任務,，它將價值20億美元的阿爾法磁譜儀（AMS）送往國際空間站，用于探測宇宙射線及高能粒子,。這也被稱為史上最昂貴的一次實驗,。阿爾法磁譜儀重達7噸，擁有一個巨大的特制超導磁鐵,，能使落在它上面的粒子軌跡發(fā)生彎曲,。丁肇中稱，在阿爾法磁譜儀運行的最初18個月中,，已經探測了250億次粒子事件,。
阿爾法磁譜儀項目便是由丁肇中在1990年代中期提議開始的?！拔覀兊却?8年來寫這篇論文,，如今到了最后確認階段，”丁教授在波士頓的一次美國科學促進會(AAAS)的年會上發(fā)言道,，“我預計在未來兩到三周內,，我們就能發(fā)布研究成果。我們一共有6個分析小組對相同的數(shù)據(jù)結果進行分析,。如你所知,，每個物理學家都有他們自己的見解，我們現(xiàn)在要保證每個人都能同意彼此的觀點,。這項工作現(xiàn)在已經完成得差不多了,。”
新物理大發(fā)現(xiàn)處前夜
目前,，全世界的物理學家都在等待丁肇中團隊的這第一篇文章,。丁肇中委托他所在的麻省理工學院同事向《北京晚報》記者發(fā)來郵件表示,，研究進展很好，但此前媒體的報道不完全正確,。丁肇中在接受采訪時曾表示，這篇論文絕非一篇次要的文章,，它是朝著人類認識暗物質方向前進的“一小步”,，但不是最終答案。他還曾透露,，這篇論文已經進行了30次修正,，以使所有參與這項研究的科學家都認可。
另外,，與丁肇中長期在暗物質探索領域合作的知名理論物理學家李世昌表示,，這一成果是“第一步的顯著的進展”，但尚無法用“發(fā)現(xiàn)暗物質”來描述,。不過李世昌說,，人類很有可能正處在一個新的物理大發(fā)現(xiàn)的前夜。
暗物質模型(資料圖片)
一問一答
暗物質是何物,？
粘合宇宙萬物的“膠水”
20世紀30年代,，瑞士天文學家弗里茲·茨威基研究了距離我們約兩億光年的COMA星系團，他先測量了星系團中各個星系的亮度,，通過已知的亮度和質量的關系,，得出了可以看見的星系團質量。接下來,，他又測量了各個星系的公轉速度以及它們到星系團中心的距離,，通過萬有引力定律計算出了星系團的總質量。他發(fā)表了一個驚人結果：在星系團中,，看得見的星系只占總質量的1/300以下,，而99%以上的質量是看不見的，只能通過引力“感覺”到它們的存在,。
在宇宙的天體之間,，引力的作用并不能解釋天文學家看到的一切，如果只有這些天體的引力,，那各個星系應該處于分崩離析的狀態(tài),，因此在各個星系之間，還存在把它們聯(lián)接在一起的物質,。天體物理學家將這種理論中的物質稱為“暗物質”,，暗物質無法通過電磁波的觀測進行研究，也就是不與電磁力產生作用的物質,。我們看不見它們,，但它們確實在星系間起著作用,。目前的理論估計，宇宙的73%為暗能量,，23%為暗物質,，而只有4%是我們已知的物質。暗物質被描述為將宇宙萬物粘合在一起的“膠水”,。有趣的是,，愛因斯坦曾提出暗物質這個概念，又被他否定了,。
找它意義何在,？
改變宇宙構成認識
如果丁肇中團隊這次確實發(fā)現(xiàn)了暗物質，其意義何在,？中科院理論物理研究所研究員李淼認為,，暗物質的發(fā)現(xiàn)將改變人們對宇宙構成的認識。
暗物質的發(fā)現(xiàn)對于天文學家來說也有特殊意義,，它解決了一個多年的謎題,。李淼表示，通過萬有引力定律很難解釋一些物理現(xiàn)象,，太陽系或者銀河系為何能維持現(xiàn)在的狀態(tài),，光靠可見物質的引力是無法解釋的，但在暗物質的假設模型里就可以解釋,。如果最后發(fā)現(xiàn)暗物質不存在,，這意味著關于引力的理解在大尺度上是錯誤的，這對于很多天文學家來說是不可想象的,。
至于探測到暗物質之后能派上什么用場,，這對科研人員來說仍是未知數(shù)?！傲Ｗ游锢硖角蟮氖俏镔|最深層次的奧秘,，對未來的生活會發(fā)生怎樣的影響，我們現(xiàn)在還不得而知,。就像電被發(fā)明時,，人們尚無法想象后來的電視、電腦,。但無論如何,，每一個科學發(fā)現(xiàn)都使人們對物質世界的認識更進一步，這是最了不起的事,?！睂＜医榻B說。
中國行動
建最深地下實驗室
探測衛(wèi)星正在研制
中國東南大學等也參與了丁肇中團隊阿爾法磁譜儀（AMS）項目的研究,。而對于尋找暗物質,，中國也在行動,，除了在四川建設“世界最深實驗室”暗物質探測裝置，還啟動了航天發(fā)展計劃研制發(fā)射硬X射線調制望遠鏡衛(wèi)星,、“實踐九號”新技術試驗衛(wèi)星和返回式衛(wèi)星,，啟動實施量子科學實驗衛(wèi)星和暗物質探測衛(wèi)星等項目。
據(jù)東大計算機科學與工程學院院長羅軍舟介紹說,，東南大學是國內第一所參加AMS實驗的高等院校,，在AMS項目中主要承擔了3項任務建立磁譜儀實驗系統(tǒng)、反物質探測系統(tǒng)和地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),。另據(jù)中科院高能物理所研究員陳國明介紹，包括他在內的高能物理所部分科研人員參與了AMS項目,。陳國明表示,，論文的確即將發(fā)表，而中國科學家對AMS數(shù)據(jù)的分析起到關鍵作用,，“未來10年,，暗物質研究很可能出成果”。
據(jù)張新民介紹,，國內不少項目都著眼于偵測暗物質,，比如設在四川錦屏的“巖石下最深實驗室”。2010年12月,，中國錦屏極深地下暗物質實驗室正式掛牌,，該地下實驗室深達2400米，有一個40米長,、6.5米寬,、8.5米高的實驗大廳，是目前世界上條件最好的地下實驗室,，世界最深,、上方有2.5公里巖層覆蓋使宇宙射線通量最少等條件，都為暗物質直接探測實驗提供了非常好的條件,。2月16日,，上海交大校長張杰透露，在四川錦屏地下實驗室,，液氙暗物質探測裝置將很快開始建設,，預計今年下半年可建成并投入運行。而清華大學牽頭的另一個中國暗物質探測項目CDEX項目也在這一實驗室進行,，不同的是,，CDEX項目是利用高純鍺探測器探測暗物質。
中科院紫金山天文臺的專家們也一直在尋找暗物質湮滅的證據(jù),。為進一步捕獲暗物質湮滅證據(jù),，2015年,，紫金山天文臺將發(fā)射天文衛(wèi)星去尋找。中科院紫金山天文臺專家說,，目前,，我國的暗物質粒子探測衛(wèi)星的研制正在緊密進行中。
中國團隊的加入,，顯然使世界上暗物質的研究者受到了很大的鼓舞,。據(jù)介紹，在此前,，世界上最好的地下實驗室是位于意大利的GRANSASSO地下實驗室,，在那里進行的XENON100實驗，由意大利,、美國,、日本等國際團隊共同加入，上海交通大學也是參加實驗的單位之一,。
安裝于國際空間站上的阿爾法磁譜儀
作者：資料圖
