丁肇中：重大研究成果,距離暗物質只剩最後一步！

　　美籍華人物理學家丁肇中領導的暗物質研究小組昨天發布重大研究成果，根據國際空間站上阿爾法磁譜儀的首批觀測數據，科研人員已經找到了可以證明暗物質存在的6個證據中的5個。

　　暗物質是現有宇宙構成理論中最關鍵的假設之一，能夠解決宇宙大爆炸理論的不自洽問題。為尋找暗物質，丁肇中於1995年提出了建造阿爾法磁譜儀的國際合作項目，中科院、上海交大、山東大學等中國科研機構都參與了磁譜儀核心部件的建造。2011年5月，阿爾法磁譜儀被送入太空，開始執行為期3年的暗物質探索任務。

　　距發現暗物質只剩最後一步

　　當地時間18日晚間，諾貝爾獎得主、美籍華人物理學家丁肇中領導的阿爾法磁譜儀項目，在歐洲核子研究中心公布了最新研究成果，進一步顯示暗物質可能存在。這一成果發表在最新一期美國《物理評論快報》上。

　　據參與該項目的山東大學科學家程林教授介紹，目前阿爾法磁譜儀已發現了1090億個電子與反電子，在業已完成的觀測中，暗物質的6個特徵已有5個得到確認。這一研究結果將人類對暗物質的探索向前推進一大步。

　　到底什麼是暗物質呢?上世紀二十年代，物理學家們提出了宇宙大爆炸的學說。根據這一學說，宇宙在大爆炸以前處於真空狀態，大爆炸以後才形成了物質世界，據此推斷就應該有反物質存在。此後，物理學家們開始了尋找反物質或稱暗物質的努力。

　　「暗物質是一種人眼看不到的物質，想要證明它的存在可不容易。」國家天文台宇宙暗物質暗能量組首席研究員陳學雷介紹說，1930年左右，科學家發現有一些星系團中的物質，產生的引力要比其他可以看到的星系多一些，但是這些物質不發光，所以就起名為暗物質。

　　現有物理學假設認為，人類目前所認知的物質世界大概只佔宇宙的4%。在這之外，那些不發光不發熱的暗物質，則佔了宇宙的23%，還有73%是暗能量。

　　410億數據將改變人類知識

　　尋找暗物質主要有3種途徑。一種是利用粒子對撞產生直接暗物質;另一種是利用引力場間接探測。暗物質不發光，但是可以產生引力，因此可以通過對引力場變化的測量來尋找暗物質。中國主導的「熊貓計劃」(PandaX)就是后一種方法的實踐。

　　阿爾法磁譜儀項目代表了第三種途徑。從理論上講，暗物質相互碰撞會產生過量正電子(所帶電荷量與我們常見的帶負電的電子恰好相反)，因此可以通過探測正電子來尋找暗物質。

　　自從2011年5月16日被安置到國際空間站迄今，阿爾法磁譜儀已運行四十多個月，共搜集了540億個宇宙射線數據。剛剛公布的研究成果，是基於對最先收集到的410億個數據的分析。在這些數據中，科學家觀測到約1000萬個電子與正電子，這是半世紀來檢測到的正電子分率的最大值。

　　根據丁肇中研究小組此次在美國《物理評論快報》上發布的結果，已發現的宇宙射線中過量正電子的5個特徵分別為：正電子比例上升是從8吉電子伏特(1吉等於10億)的能量開始;在速率方面，正電子占電子與正電子總數的比例快速增加;在275吉電子伏特左右停止增長;比例上升的過程較為均衡，沒有明顯的峰值;還有正電子似乎來源於宇宙空間的各個方向，而不是某個特定方向。

　　據丁肇中介紹，證明暗物質所需的最後1個特徵就是正電子的產生率會不會突然下降，「這個要花很多的時間，」丁肇中說，「很快下降一定是暗物質跟暗物質對撞產生正電子，因為暗物質能量有限，到一定能量以後就不可能再產生正電子，所以會突然下降。」

　　對於這一批數據的意義，丁肇中說：「到現在為止我們所得到的結果，沒有一個和過去100年所收集的結果是一樣，所以也可以這麼說，就是所有的結果慢慢改變人類對於這些的了解。」