暗物质大发现来自诺奖得主丁肇中的预言

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2018-07-0400:00:29
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暗物质大发现来自诺奖得主丁肇中的预言,阿尔法磁谱仪项目研究团队有望在2024年找到暗物质的线索该项目的设想由诺奖得主丁肇中于1995年提出2016年阿尔法磁谱仪首次获得了宇宙线的准确年龄。

阿尔法磁谱仪项目研究团队有望在2024年找到暗物质的线索该项目的设想由诺奖得主丁肇中于1995年提出2016年阿尔法磁谱仪首次获得了宇宙线的准确年龄10月17日,诺贝尔物理学奖得主、美籍华人物理学家丁肇中在休斯敦约翰逊航天中心举行的活动上表示,他带领的阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer,AMS)项目研究团队有望在2024年找到宇宙暗物质的线索。AMS 是 MIT 丁肇中教授构思设计的物理探测仪器,它的科学目标是寻找反物质,暗物质,以及宇宙线起源。目前,人类所能认知的物质只占宇宙构成的4%,剩余96%就是暗物质和暗能量,任何关于暗物质的蛛丝马迹都将是非同一般的科学发现。暗物质大发现来自诺奖得主丁肇中的预言 空间探测器 第1张-泥人传说1994年,丁肇中就有了将磁谱仪放置在太空进行探测的构想,他的学生陈和生院士是最早加入该项目的中国科学家之一,据陈院士介绍,对于磁谱仪来说,大型磁体是其最核心的装置,而把大型磁体放到宇宙进行探测是科学家的梦想。丁肇中也曾表示,这是他40多年科研生涯里难度最大的实验,比获诺奖发现J粒子的实验要困难得多。建造阿尔法磁谱仪最难的就是其核心的永磁体,当时研究团队主要面对漏磁和磁二级矩两大难关,漏磁将会在磁体上天后影响设备的运行,而磁二级矩则会使磁体受到地球磁场的影响而转动。在各国科学家束手无策的时候,参与项目的中国科学院电工研究所站了出来,他们设计的永磁魔环结构可以在限定的重量范围内,达到实验要求的磁场均匀性和强度。在欧洲核子研究中心计算机系统的帮助下,研究团队完成了现代高能物理多参数的优化,并拿出了最终的设计方案。确定方案只是项目开始的第一步,AMS 要搭乘美国的航天飞行进入太空,这是其第一次搭载中国制造的大型探测仪器,也是史上首次进入宇宙的大型磁体,因此不容有半点闪失,为保证航天器的安全,AMS 要通过 NASA 严格的评审。暗物质大发现来自诺奖得主丁肇中的预言 空间探测器 第2张-泥人传说建造 AMS 主结构的任务落在了中国航天科技一院211厂的肩上,该结构的主体是外径1.3米,内径为1.15米,高0.8米的空心高强度铝制圆柱体,永磁体呈条状插入主结构,其磁场强度高达1400高斯。为了使磁体在与航天飞机对接时不产生装配应力,航天一院提高了主结构的精度,比 NASA 要求的高出一个数量级,并用20多倍重力加速度的冲击实验来模拟离心实验,确保磁体在执行任务中的安全。在验收环节,AMS 只用了两轮测试就通过了 NASA 的评审,打破了 NASA 对于大型载荷进行三轮测试的惯例。暗物质大发现来自诺奖得主丁肇中的预言 空间探测器 第3张-泥人传说1998年6月,阿尔法磁谱仪1搭乘“发现号”航天飞机搭进入太空。由于当时国际空间站尚未建成,“发现号”在太空中飞行了10天后返回地球。13年后,历经“哥伦比亚号”航天飞机意外失事、美国航空政策调整、项目叫停等曲折,2011年5月16号,阿尔法磁谱仪2搭乘最后一次执行任务的“奋进号”进入太空,终于开始了探测宇宙奥秘的旅途。2016年12月,阿尔法磁谱仪在国际空间站上运行5周年之际,发布了最新的实验成果。在这5年间,AMS 收集到了超过900亿个宇宙线事例,宇宙线是来自外太空的带电高能次原子粒子,可能在决定其它行星上是否存在生命方面起着关键性的作用。AMS 团队对宇宙线中的基本粒子与核子进行了精确的测量,通过准确测量铍-硼流强比例(宇宙线对宇宙中锂、铍、和硼的产生起着重要作用),得到了关于宇宙线在星系间传播时间的信息,测得银河系宇宙线的年龄大约是1200万年。暗物质大发现来自诺奖得主丁肇中的预言 空间探测器 第4张-泥人传说这是人类首次获得宇宙线的相对准确年龄。有学者这样形容 AMS 的发现,使人类对宇宙线的认知范围从一个“乒乓” 扩展到了一个“足球”。截止目前,阿尔法磁谱仪已收集了到1000亿个宇宙射线,能量达到万亿电子伏特。丁肇中表示,到2024年左右,一定会有相应测量结果,且与暗物质模型相符的可能性很大。2024年也是国际空间站退役的时间,人类对于宇宙的探索将进入下一阶段,如果届时阿尔法磁谱仪能找到暗物质的踪迹,将是人类探索宇宙新旅程的最好开始。

Massachusetts Institute of Technology

麻省理工学院

麻省理工学院于1861年在美国成立,是一家研究型私立大学,创始人为威廉·巴顿·罗杰斯。现任校长为L.拉斐尔·莱夫。

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