http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-04-08
中国科技网讯 目前中科院高能所的科学家正在做有关阿尔法磁谱仪（AMS）两个能谱的研究，一是测量电子的能谱，另一个是能同时测量电子和正电子的能谱，主要目标是验证正电子到底是来源于暗物质还是来源于脉冲星。这是中科院高能物理所研究员陈国明今天（7日）在接受科技日报独家采访时告知记者的。
4月3日，诺贝尔奖得主丁肇中公布了大型粒子物理实验AMS项目的首批实验结果。实验确认了超过40万的正电子，这是目前在太空直接观测并经分析得到的最多数量的高能量反物质粒子。有关专家称，探测结果令人振奋，但要寻找并确认暗物质的存在仍需物理学家们进一步努力。
陈国明参与了AMS项目的研究。他说，经过前18个月的太空运行，AMS获取了250亿个初级宇宙线事例。对这些数据进行分析之后，AMS合作组确认了680万个能量在5亿—3500亿电子伏之间的电子及其反粒子——正电子的事例，这个数量是空前的。“科学家们确认超过40万的正电子，这比预想的要多得多”。
陈国明认为，确认正电子的存在很重要，阿尔法磁谱仪还将在太空中继续运行，以获取更多的宇宙线事例。因为事例数积累越多，也就决定着这个实验的精确度越高。物理学的基本常识告诉人们，电子都是带负电的。少量的来自于次级相互作用的正电子是可以理解的。现在科学家们确认了大量的正电子存在，这个“事件”超出了人类已有的知识范畴，是物理学的标准模型中所没有的。因而用新的物理学模型正确解释正电子的存在（暗物质的存在），或许就是物理学及人类认识上的重大突破。
实验结果公布后，有科学家说“只是有可能寻找到暗物质”。对此，陈国明解释说，现在科学家们还不能够确定新发现的正电子来源肯定是暗物质，因为有一些脉冲星也有可能为地球带来正电子。“这就需要粒子物理学家、特别是理论物理学家研究并正确说明这些正电子的来源。”一般来说，来自脉冲星的正电子应该来自一个方向，但目前AMS看到的正电子是各向同性的，这一点对脉冲星起源说是不利的。不过也有科学家认为，离地球较远的脉冲星发出正电子经过复杂的磁场偏转及星际物质的相互作用，也会变得各向同性。
AMS项目由来自欧洲、亚洲及北美洲16个国家和地区的成员共同研究。其中中国科学家在设备及物理方法上均有重大贡献。据陈国明介绍，高能所下一步还准备做有关硼碳比的研究，以便确定通过次级相互作用产生的正电子究竟有多少。（记者 李大庆）
《科技日报》（2013-4-8 一版）
[中科网]
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阿尔法磁谱仪有一颗强大的“中国心” 中国科学家为寻找暗物质作出重要贡献
新华社北京4月4日电 （记者吴晶晶）诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中3日晚公布了其主持的大型粒子物理实验——阿尔法磁谱仪（AMS）项目的首批研究成果，使人类对宇宙中暗物质的认识更进了一步。中国科学家参与了这项国际重大科学工程，并在其中作出了重要贡献。
AMS项目的首批科学家和主要成员之一、中科院高能物理研究所原所长陈和生院士介绍说，在宇宙的构成中，人类已知的物质仅占4%左右，而暗物质量几乎是已知物质的6倍，但科学家一直未找到它存在的证据。
2011年5月16日，美国“奋进”号航天飞机最后一次任务将“阿尔法磁谱仪2”送至国际空间站，其主要任务之一就是寻找宇宙中的暗物质。
“暗物质碰撞会产生额外的正电子，这些正电子的特征会被阿尔法磁谱仪测量到。根据丁肇中教授发布的成果，阿尔法磁谱仪已发现超过40万个正电子，这些正电子有可能来自人类一直寻找的暗物质，也可能来自银河系的脉冲星等天体。”陈和生说，“但无论如何我们向最终找到暗物质存在的可靠证据又迈进了一步。”
鲜为人知的是，阿尔法磁谱仪有一颗强大的“中国心”——一块中国制造的巨大永磁铁。它由中科院电工研究所、高能物理所和中国运载火箭技术研究院共同设计研制，用于区分粒子带正电还是负电，是磁谱仪的核心部件。
据介绍，要将一个大型磁铁放入太空是AMS项目的最大挑战之一。中国科学家选择新型高磁能积钕铁硼材料，采用独特的磁路设计，完全符合实验要求，可以使磁谱仪使用寿命长达18到20年，并顺利通过了美国国家航空航天局严格的安全审查，成为人类送入宇宙的第一块大型磁体。
同时，探测器关键部分的电磁量能器由中科院高能物理所、中国运载火箭技术研究院的科学家和意大利、法国同行合作研制。“它能精确测量电子和正电子的能量。”陈和生说。
中国科学家还参与了实验数据分析和物理研究工作。据介绍，AMS的数据分析由2个独立的团队进行，每个团队都包括了许多国家的科学家，互相“挑错”，最终达成一致，确保结果的正确。“中国科学家的数据分析对电荷测量、粒子识别、电子能量测量等发挥了十分重要的作用。”陈和生说。
陈和生表示，要获得暗物质存在的确切证据，还需要积累更多的数据。“中国科研人员一直在日内瓦欧洲核子研究组织的AMS运行中心参与值班，同时还将继续进行数据分析和物理研究。”他说，“最终结果的获得或许需要数年时间，但这一结果无疑对物理学的发展意义重大。”
上图 4月3日，在日内瓦附近的欧洲核子研究中心，丁肇中接受媒体采访。
新华社记者 王思维摄
[中科网]
我科学家首次揭开“等离子体云块”神秘面纱
最新发现与创新
中国科技网讯 独特的地理位置，使地球南北两极产生许多奇异的自然现象。在极区高空大气中，飘忽不定的“等离子体云块”常常对人类通讯、导航、电力设施和航天系统等造成危害。一个由中国极地研究中心主导的国际合作团队，首次揭开“等离子体云块”的神秘面纱。国际顶级学术期刊《科学》3月29日在线发表了这一研究成果。
太阳时刻喷射着大量能量巨大的“太阳风”高速等离子体，不断撞击着包括地球在内的太阳系所有行星的大气层。地球之所以能免为伤害，是因为拥有天然屏障——全球性磁场。它可以有效阻挡和偏转大多数太阳风带电粒子，防止与地球大气层发生直接相互作用。
据论文第一作者张清和博士介绍，由于极区的恶劣自然环境和观测数据的缺乏，等离子体云块的“身世”一直是个谜，尤其是在恶劣空间天气环境下如何形成和演化，是困扰国际空间天气和通讯导航等领域科学家的一大难题。
该团队分析了大量数据，从中挑选出200多个灾害性空间天气事件加以深入分析，并开展相应的计算机模拟实验。利用国际超级双子极光雷达网和全球定位系统地面接收机的联合观测数据，首次直接观测到2011年9月26日一次强磁暴袭扰地球期间，极区电离层等离子体云块的完整演化过程。研究人员首次发现，磁力线的“相遇与重组”（夜侧磁重联）在等离子体云块演化过程中扮演着重要的“开关”角色。所谓“磁重联”，是太空中常见的一种物理现象，是指当两条磁极方向相反的磁力线无限接近时，分别断开并“重新联结”的物理过程。当夜侧磁重联发生时，携带云块运动的开放磁力线因重联而闭合，相当于“开关”打开；当夜侧磁重联停止时，“开关”关闭。
中国极地研究中心主任杨惠根研究员表示，该成果将为极区电离层建模和空间天气预报提供重要物理依据，具有很高科学价值。（沈海燕 记者 王春）
《科技日报》（2013-3-31 一版）
[中科网]
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