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阿尔法磁谱仪探测暗物质有新进展

行业聚焦点中国仪表网2013年03月05日 09:24人气:19576

  放置在国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS)立功了。美国媒体2月20日报道,该项目首席科学家丁肇中透露,AMS首批数据的分析报告将在几周内发表。根据普遍预期,该成果将有助于理解暗物质的构成。
  
  就这一消息,科技日报记者采访了中科院高能物理所研究员陈国明。包括他在内的高能物理所部分科研人员参与了AMS项目。陈国明表示,论文的确即将发表,而中国科学家对AMS数据的分析起到关键作用。
  
  AMS项目由丁肇中在1990年代中期提出。2011年,造价20多亿美元、重达7吨的AMS被放置在国际空间站上。由中科院电工所研制的永磁体会使带电粒子的运行轨道发生拐弯,通过测量弯曲程度,配合其他仪器测出的粒子质量、动量,就可以知道捕获了何种粒子。AMS在最初18个月中,采集了250亿次粒子事件。
  
  AMS的一个重要任务,是验证暗物质到底由什么粒子组成。根据目前比较主流的猜想,暗物质是由弱相互作用质量子(WIMP)组成的,而WIMP碰撞湮灭,会放射出日常很难见到的正电子。因此,测量到高比例的正电子,将是对WIMP暗物质理论的一种支持。
  
  陈国明向记者介绍说,AMS首批数据的分析显示,正电子和负电子的比例曲线在30—40GeV(注:eV为电子伏特,是粒子能量单位)区间开始向上,一直到300GeV。这是显示正电子比例较高的一个指证。
  
  AMS的数据由全球6个小组分析,并互相“挑错”,以达成一致。陈国明表示,中国小组的分析成果成为论文的关键环节。据介绍,正电子动量很高时,正负电荷的确定变得不容易;另一方面,正电子和质子由于带电荷相同,也容易混淆。中科院高能所已就此研究了数年,数据分析相当精确。
  
  陈国明同时指出,该阶段性成果并不能确证暗物质的构成。因为从理论上,正电子比例较高也有可能是地球附近某种天体现象引起的;也不能排除其他未曾被认识的物理现象的可能性。
  
  暗物质理论专家、中科院高能物理所研究员张新民告诉记者,前几年,欧、俄的PAMELA探测器和美国费米射线探测器也曾发现正电子比例较高,许多人认为暗物质是这种异常的来源;
  
  此次AMS再次测量到这一异常,而且精度更高,能量范围也更宽。
  
  张新民认为,AMS是暗物质测量的一个重要数据来源,但不可能是唯一的来源。如果今后有决定性结论,也肯定由不同仪器的数据互相印证得到。
  
  “未来10年,暗物质研究很可能出成果。”张新民说,“现在按照WIMP的理论模型,大家设计了各种实验,有很多装置都干这个,包括LHC(欧洲大型强子对撞机)也有希望得到WIMP粒子。”据他介绍,国内不少项目都着眼于侦测暗物质,比如设在四川锦屏的“岩石下最深实验室”;而LAMOST和FAST望远镜则可以测量暗物质的宇宙分布,有助于诠释AMS等仪器的测量结果。
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