2016年12月8日，正值阿尔法磁谱仪（AMS）进入太空运行的五年之际，该项目的主持人、诺贝尔物理奖获得者、美籍华人科学家丁肇中教授在欧洲核子中心（CERN）发布了AMS五年太空实验的结果。
丁肇中认为，AMS项目做了五年，得出了很多不一样的结论，颠覆了我们对宇宙线的认识。这次发布的太空实验结果，表明取得了几项重大突破：（1）通过AMS对1650万个电子和108万个正电子的测量，显示电子流强与正电子流的强度不同，随能量变化的行为也不一样。在60GeV（GeV表示十亿电子伏特）以上，正电子、质子和反质子的流强显示出一样的随刚度变化的行为，而电子的行为则完全不同。这一结果与以往实验结果完全不同，它刷新了科学家对宇宙射线的认识。（2）宇宙中的反质子非常稀少，是质子的万分之一，AMS用了5年的时间准确分辨出349000个反质子事例，其中探测到2200个能量高于1000亿电子伏特的反质子事例。（3）AMS测量了3亿个质子事例，质子流强的精度达到1%。结果显示，质子流强不能简单地描述成单一的幂律谱，质子能谱指数随能量变化。这一结果改变了几十年来人类对宇宙线的普遍认识。（4）AMS通过7个子探测器鉴别了不同种类的基本粒子和原子核，包括氦、碳、氧等轻原子核和更重的原子核，一直到铁核。AMS测量的碳-氦流强比和氧-碳流强比是与刚度无关的。而出乎意料的是，质子-氦流强比却随着刚度的增加而迅速但平滑的下降。（5）AMS还测量了其他的次级宇宙线，包括硼和铍。测量铍-硼流强比例将能得到关于宇宙线在星系间传播时间的信息。AMS通过这一测量测得银河系宇宙线的年龄大约是1200万年，这是人类首次获得宇宙线的相对准确年龄。（6）同样重要的是，硼-碳流强比没有任何显著的结构，与很多宇宙线模型的预言不同。
宇宙射线示意图
据了解，宇宙射线是来自宇宙空间的高能粒子，是人类获取太阳系以外物质样本的唯一渠道，被认为是传递“宇宙大事件”的信使和发现“宇宙加速器”的探针。丁肇中认为，组成人类已知物质的质子、中子、电子等粒子，只占宇宙的不到5%，而宇宙中95%以上的物质看不见、摸不着，因此称之为暗物质（包括暗能量）。暗物质无法直接观测，却能干扰星体发出的光波或引力等，其存在能被明显感受到。为寻找暗物质而远赴太空的AMS，每天不间断地纪录与采集数以亿计的数据信息，以前所未有的精度探测着宇宙线中正电子流强、正电子比例、反质子-质子比以及电子、正电子、质子、反质子、氦核以及其它核子的流强，试图找到暗物质的“蛛丝马迹”，并由此形成一个全新的物理模型。
2016年12月9日，AMS热系统总负责人、山东大学空间热科学研究中心主任程林教授接受了《科技日报》记者的采访，他说：“AMS测量的这些涵盖多种宇宙线粒子的精确而独特的数据，不是拓展了人类‘已知的边界’，而是拓展了‘未知的边界’……我们‘未知变已知’的领域扩大了。如果说我们之前对宇宙线的认知是一只‘乒乓球’的范围，现在已经扩展到了一只‘足球’的面积。”然而AMS的这次突破，并不意味着我们找到暗物质指日可待。程林表示：“寻找暗物质没有时间表。目前可能只是刚刚开了个头，可能以后还要花五年、十年，甚至更多时间才能有更大收获，但科研的意义更在于探索的乐趣，以及这其中意想不到的发现。”浩瀚无垠的宇宙有待人类不断地去探索。
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图2 阿尔法磁谱仪 |
阿尔法(α)磁谱仪是1998年人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪。它利用强磁场和精密探测器来探测宇宙空间的反物质和暗物质，探索和研究宇宙物理学、基本粒子物理学和宇宙演化学的一些重大和疑难问题，例如寻找磁单极子等。最早的阿尔发磁谱仪是1998年由“发现号”航天飞机载入太空，进行了约10天的试验性探测。图2是这次所用的阿尔法磁谱仪中由中国科学家设计制造的关键部件永磁体系统，左下图是在“和平号”空间站上拍摄的在“发现号”航天飞机上的阿尔法磁谱仪。计划在2003年将阿尔法磁谱仪送到国际空间站工作3~5年，进行较长时期对空间反物质和暗物质等的探测。阿尔法磁谱仪(英文缩写为AMS)的研制工作是由美籍华裔物理学家、1976年度诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授提出并领导的一个大型的国际合作科学研究项目，由美国和中国等10多个国家和地区的37个科研机构参加科研工作。其主要目的是寻找太空中的反物质和暗物质，以及解决其他一些重大科学问题。反物质是指由质量相同但电荷符号相反的反电子(即正电子)、反质子和反中子组成的反原子构成的物质，如反氦和反碳等。暗物质是指不能用光学方法探测到的物质。根据现代科学研究中的一些学说，宇宙中除一般见到的物质(即正物质)以外，应还存在反物质；除用光学方法探测到的一般物质以外，应还存在用光学方法探测不到的暗物质。这些物质在磁场中运动时会表现出不同的特点，因而可以用探测器探测出来。阿尔法磁谱仪主要由磁系统和灵敏探测器等构成。
这套既具有重要的科学意义，又应用高新技术的阿尔法磁谱仪的提出和领导者美籍华裔物理学家丁肇中教授的祖籍为山东省日照县。因父亲和母亲都在美国留学而出生在美国(1936)。回到中国后不久抗日战争爆发，随父母到四川度过童年。后又同父母到台湾。1956年去美国留学，最初在工学院学习，后转入物理系学习。在取得博士学位后，便从事物理研究工作。1974年同其领导的实验小组发现J粒子，两年后(1976)丁肇中教授因这项重要发现而获得诺贝尔物理学奖。1993年由丁肇中教授发起，邀请美国和中国等10多个国家和地区的科学家组成国际合作研究的阿尔法磁谱仪实验组。在阿尔法磁谱仪的研究中，由中国科学家完成了大型的稀土永磁铁系统(图2)的设计、制造和安装等工作。
可以看出，阿尔法磁谱仪是当代宇宙磁学中的一项重要的研究和应用成果。我们中国在这项重要的研究和应用中也作出了重要的贡献。
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