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阿爾法磁譜儀探測暗物質取得階段性突破

2013-02-22 10:46:24 中國科技網

放置在國際空間站上的阿爾法磁譜儀(AMS)立功了。美國媒體2月20日報道,該項目首席科學家丁肇中透露,AMS首批數據的分析報告將在幾周內發表。根據普遍預期,該成果將有助于理解暗物質的構成。

就這一消息,科技日報記者采訪了中科院高能物理所研究員陳國明。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,論文的確即將發表,而中國科學家對AMS數據的分析起到關鍵作用。

AMS項目由丁肇中在1990年代中期提出。2011年,造價20多億美元、重達7噸的AMS被放置在國際空間站上。由中科院電工所研制的永磁體會使帶電粒子的運行軌道發生拐彎,通過測量彎曲程度,配合其他儀器測出的粒子質量、動量,就可以知道捕獲了何種粒子。AMS在最初18個月中,采集了250億次粒子事件。

AMS的一個重要任務,是驗證暗物質到底由什么粒子組成。根據目前比較主流的猜想,暗物質是由弱相互作用質量子(WIMP)組成的,而WIMP碰撞湮滅,會放射出日常很難見到的正電子。因此,測量到高比例的正電子,將是對WIMP暗物質理論的一種支持。

陳國明向記者介紹說,AMS首批數據的分析顯示,正電子和負電子的比例曲線在30—40GeV(注:eV為電子伏特,是粒子能量單位)區間開始向上,一直到300GeV。這是顯示正電子比例較高的一個指證。

AMS的數據由全球6個小組分析,并互相“挑錯”,以達成一致。陳國明表示,中國小組的分析成果成為論文的關鍵環節。據介紹,正電子動量很高時,正負電荷的確定變得不容易;另一方面,正電子和質子由于帶電荷相同,也容易混淆。中科院高能所已就此研究了數年,數據分析相當精確。

陳國明同時指出,該階段性成果并不能確證暗物質的構成。因為從理論上,正電子比例較高也有可能是地球附近某種天體現象引起的;也不能排除其他未曾被認識的物理現象的可能性。

暗物質理論專家、中科院高能物理所研究員張新民告訴記者,前幾年,歐、俄的PAMELA探測器和美國費米射線探測器也曾發現正電子比例較高,許多人認為暗物質是這種異常的來源;

此次AMS再次測量到這一異常,而且精度更高,能量范圍也更寬。

張新民認為,AMS是暗物質測量的一個重要數據來源,但不可能是唯一的來源。如果今后有決定性結論,也肯定由不同儀器的數據互相印證得到。

“未來10年,暗物質研究很可能出成果。”張新民說,“現在按照WIMP的理論模型,大家設計了各種實驗,有很多裝置都干這個,包括LHC(歐洲大型強子對撞機)也有希望得到WIMP粒子。”據他介紹,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”;而LAMOST和FAST望遠鏡則可以測量暗物質的宇宙分布,有助于詮釋AMS等儀器的測量結果。(記者高博)




責任編輯: 中國能源網