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暗物质哪里来?2024年或有大突破

2018-7-8 7:23:35 来源:山东商报

在昨天的发布会上,丁肇中对山东大学热控制团队不吝赞美之词

 

        商报济南消息(记者徐玉芹杨紫慧)7月6日至7日,诺贝尔物理奖获得者、阿尔法磁谱仪AMS项目主持人丁肇中第十次访问山东大学,并与山东大学达成新的合作意向。7月7日上午,记者从山东大学举行的新闻发布会上获悉,作为AMS项目的参与高校之一,山东大学除了继续全面负责热AMS热系统的运行与监测工作之外,还将根据派出物理学科团队参与到项目中去。

 

  丁肇中,美籍华人,物理学家,曾因发现J粒子获得1976年的诺贝尔物理学奖。1994年起主持阿尔法磁谱仪AMS实验,在空间寻找反物质和暗物质。该项目是上世纪末和本世纪初世界上规模最大的科学计划之一,是第一个安置于太空中的最强大、最灵敏的精密粒子探测装置,是目前唯一被永久安放在国际空间站上的具有开创性的大型科学实验。

 

  在丁肇中教授的支持和推动下,山东大学于2004年3月正式加盟AMS项目。时任山东大学热科学工程与研究中心主任程林教授担任AMS项目热系统总负责人,全面负责AMS热系统的研究、设计、制造与实验。程林教授带领团队历时7年时间,完成了在国际空间站上运行的粒子探测装置AMS的热系统,解决了太空粒子探测的关键工程问题。自2004年至今十四年来,山东大学先后有60多人在欧洲核子中心、意大利航天局航天观测中心、欧洲航天技术中心工作,为AMS探测器的建造、监测和数据分析作出了积极贡献,为AMS实验的成功开展发挥了重要作用。

 

  在发布会上,丁肇中教授多次强调山东大学对AMS实验的贡献是独特而重要的,“没有山东大学热工程的贡献,AMS不会存在。”

 

  丁肇中解释道,热控制系统是保证AMS运行的最重要的系统。据介绍,AMS实验放在国际空间站上,而国际空间站白天和夜晚的温差很大,只有将系统内温度控制在3度以内,才能保证AMS实验的顺利进行。“有这种温度的平衡才能使我们的仪器精确地测量所有粒子的轨道。”山大程林教授团队所研制的热系统将温度精确保持在了3度以内,且已稳定运行7年时间。

 

  前期的顺利合作为双方进一步合作奠定了良好的基础。山大校长樊丽明在发布会上表示,丁肇中教授与山大就AMS项目合作进行了重要会谈之后,达成了进一步合作意向。山大除将大力支持热科学团队对AMS 探测器热系统进行实施监控、监测、分析和维护,确保圆满完成既定的科研任务外,还将积极参与和支持AMS项目的研究,下一步力争发挥更大作用。

 

  山东大学校长樊丽明表示,山大希望与丁肇中教授共同努力,在学术合作、科研人员交流、学生培养等多个方面探讨乃至推动我校与美国麻省理工学院,以及欧洲核子中心开展更加广泛和实质性的合作。“下一步根据AMS项目的需要,我校还计划派出物理学科,特别是粒子物理方向的学者和博士研究生参与到AMS项目组中,在丁教授的亲自指导下,从事探测和寻找暗物质的研究工作,积极贡献山东智慧和山大力量。”

 

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  在昨天的发布会上,自称“不会讲话”的丁肇中对山东大学热控制团队不吝赞美之词。他说,“我不会讲话,我只能说山东大学对我们这个实验的贡献是独特的、是非常非常重要的。”他用了两个“非常”。丁肇中说,没有山大热工程的贡献,AMS就不会存在。他用了很长篇幅来解释山大热控制团队在AMS项目中的贡献。

 

  丁肇中说,AMS是首次在太空中运行的大型精密物理实验,所有的探测器都是用的新技术。这些精密仪器放到天上要面临的情况是,一个是振荡非常大;二是白天和夜晚温差很大。“国际空间站每93分钟绕地球一周,46分钟是白天,46分钟是晚上,同时地球365天绕太阳一周,温度从白天到夜晚在46分钟之内的变化是30度;但是更重要的是到了天上之后你不知道有没有坏,更不能派个学生上去维修。”“山东大学热控制系统是我们这个实验最重要的一个仪器。它要长期保持温度的稳定性在3度,温度一定要保持在3度以内。”

 

  据介绍,山东大学在热控制系统具体负责:设计主散热板;热控制系统飞行件和验证件的设计、分析、加工、集成和探测;在欧洲宇航局进行AMS 的热真空测试;负责我们实验整个热控制系统的运行;同时记录监视国际空间站的情况;在山东大学继续做热学分析。

 

  “这是长期独有的知识和经验,对以后中国载人航天非常重要。这是唯一的知识。”

 

  丁肇中说,人是有好奇心的,永远会向前走。“将来很多国家想再派人到月球上,到火星上。在火星上,白天和夜晚的温差有100度,来回需要三年。你要是不能控制温度,你去不成,也不可能回来。”他说,向前走,最重要的事情是要把热控制系统做好,“这个经验只有山东大学有。”

 

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  在昨天的新闻发布会上,丁肇中介绍了AMS到目前为止的进展情况。他表示,AMS是人类第一次使用精密大型磁谱仪测量宇宙线的分布情况,目前已经收集了约1200亿个宇宙线数据,主要研究结果被整理成数十篇学术文章刊发,推翻了很多物理学已知理论,改变了人类对宇宙线的认识。

 

  记者了解到,AMS项目最近一次发布五年太空实验结果是在2016年12月8日。当时在欧洲核子研究中心公布的结果改变了人类对宇宙线的认识,两年时间过去了,该项目的进展也是人们非常关心的问题。

 

  由于暗物质碰撞产生的电子和质子被大量的宇宙线电子和质子覆盖,所以在地球表面很难观测。AMS通过在太空测量暗物质湮灭产生的多余的正电子、反质子来寻找暗物质。

 

  “两年前的结果是推翻了以前所有的理论,最近两年又推翻了更多的理论。”丁肇中介绍说,到目前为止,AMS测量的正电子的结果和暗物质理论是符合的,但是,周期表上的元素可以推到什么地方,反物质最终结果是什么,暗物质的来源是什么,这些问题预计2024年会有一个决定性突破。丁肇中表示,AMS最重要的成果就是探索到自然界中存在,人们无法想象,前所未有的现象。

 

  谈到AMS研究成果可能对人类社会发展产生的影响,丁肇中用百年来自然科学与实际应用的发展变化来举例说明。

 

  他说,上世纪30年代最尖端的原子物理、量子力学,现在应用于通信网络,比如说手机上;上世纪40年代的最尖端的科学是原子核物理,现在应用在能源和国防上;30年末期,研究恒星,研究太阳系,现在用在定时、导航等等。“你现在用的GPS就是30年代认为最尖端,最没有用的事情。”

 

  这些事实都证明,科学实验从出结果到应用可能需要需要二三十年时间。但一旦应用,就会改变整个人类的生活。