阿爾法磁譜儀探測暗物質取得階段性突破
2013-02-23 16:16:14 本站原創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。
