丁肇中称或发现暗物质候选体将改变人类对宇宙认知

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1、丁肇中称或发现暗物质候选体将改变人类对宇宙认知2013年02月24日10:38来源：北京日报作者：高玉▲全新暗物质物理学标准模型。在太空中的阿尔法磁谱仪。哈勃望远镜获取迄今最精确暗物质分布图。丁肇中在参与阿尔法磁谱仪的实验。2月18日，在美国科学促进会年会上，美国麻省理工物理学家丁肇中领导的研究团队对外宣布，阿尔法磁谱仪发现了弱相互作用大质量粒子(WIMP)存在的证据，而WIMP就是一种暗物质的候选体。丁肇中称，将于未来两到三周发表涉及暗物质的研究论文，对这项研究的进展作详细阐述。如果此次暗物质的发现能够得到确认，那么人类对于宇宙的认知无疑向前迈进了一大步。本报记者高玉这篇论文等了18年“

2、我们等待了18年来写这篇论文，如今到了最后确认阶段。”丁肇中在波士顿的一次美国科学促进会的年会上发言道，“我预计在未来两到三周内，我们就能发布研究成果。我们一共有6个分析小组对相同的数据结果进行分析。众所周知，每个物理学家都有他们自己的见解，我们现在要保证每个人都能同意彼此的观点。这项工作现在已经完成得差不多了。”作为人类在太空中进行的最为昂贵的实验，阿尔法磁谱仪项目即将向地球发送回首批观测数据。这个大型的实验装置被放置在国际空间站上，用于探测宇宙射线及高能粒子。阿尔法磁谱仪项目最初便是由丁肇中提议开始。虽然天文望远镜无法探测到大质量弱相互作用粒子，但阿尔法磁谱仪很有希望通过间接的方法来确

3、认其存在，并描述它的性质。即将刊出的研究论文将对这项研究的进展作详细阐述。阿尔法磁谱仪重达7吨，拥有一个巨大的特制超导磁铁，能使落在它上面的粒子轨迹发生弯曲。粒子的弯曲轨迹显示了它的电荷，再通过一系列的探测器对粒子的质量、速度和能量等进行分析，科学家便能准确知道捕获的是什么粒子。丁肇中称，在阿尔法磁谱仪运行的最初18个月中，已经探测了250亿次粒子事件。位于“发现”的门槛中科院理论物理研究所研究员李淼昨天对记者表示，根据现在丁肇中透露的消息，只能说探测到暗物质湮灭的信号的可能性比较大，但这些信号来自暗物质还是脉冲星还不清楚，所以现在并不能断言发现了暗物质，还需等待论文发表后才能确定。如果发

4、现的正电子从某个特定的方向发出，就意味着该信号是来自像脉冲星一类的天体，而不是暗物质。如果是来自各个方向的，那就是来自暗物质。据悉，此次阿尔法磁谱仪的数据涉及的是0.5至350GeV(10亿电子伏特)质量范围内的正电子—电子比例。这一范围已经是其他实验中科学家认为可能发现暗物质的上限。据美国芝加哥大学的宇宙学家迈克尔·特纳教授介绍，理论上，这种粒子的质量大约在质子质量的30、40和300倍之间。大型强子对撞机能够制造这样质量的粒子，丁肇中的阿尔法磁谱仪能探测到这样质量的粒子湮灭，而位于深地底的探测器对这样质量的粒子也非常敏感。“如果非常幸运的话，我们能同时获得有关暗物质的三个特征信号，分别

5、是通过观测粒子湮灭、直接探测粒子以及用大型强子对撞机制造粒子，这三种方法在同样的质量范围内都很灵敏。”特纳说。“宇宙中有很多物质能够模拟暗物质的特征。”哈佛大学理论物理学家丽莎·蓝道尔说，尽管她非常迫切等待阿尔法磁谱仪的结果。不管阿尔法磁谱仪是否发现了暗物质，科学家都希望有关暗物质起源的问题能够变得更加明朗。除了阿尔法磁谱仪，其他实验，例如位于瑞士的大型强子对撞机进行的实验，以及深埋地下的暗物质探测器实验，都可能在不远的未来有所新发现。“我相信我们都位于发现的门槛，在未来几十年内肯定会有所突破。”丽莎·蓝道尔说。改变宇宙构成认识如果丁肇中团队这次确实发现了暗物质，其意义何在？中科院理论物理

6、研究所研究员李淼认为，暗物质的发现将改变人们对宇宙构成的认识。“我们整个宇宙的构成分三块：73%的暗能量，23%的暗物质和4%我们已知的物质，可以说4%以外的部分大都属于未知。如果此次暗物质的发现能够得到确认，那么人类对于宇宙的认知无疑向前迈进了一大步。”李淼说。另外，暗物质的发现对于天文学家来说也有特殊意义，它解决了一个多年的谜题。李淼表示，通过万有引力定律很难解释一些物理现象，太阳系或者银河系为何能维持现在的状态，光靠可见物质的引力是无法解释的，但在暗物质的假设模型里就可以解释。暗物质的作用就像宇宙胶水。因为物质之间尤其是天体之间的引力无法保持恒星和星系之间聚集，为了使星系之间不致分裂

7、，天文学家需要暗物质提供的引力把它们聚集起来。如果最后发现暗物质不存在，这意味着关于引力的理解在大尺度上是错误的，这对于很多天文学家来说是不可想象的。李淼表示，暗物质与其他物质伴生，有物质的地方就有暗物质，但分布得更广。比如说，在有恒星、星系的地方一定有暗物质，但暗物质要比这些星系占的空间大许多，所以暗物质的质量比星系质量大。最新研究暗物质研究将建全新物理学标准模型美国科学促进会日前宣布：暗物质研究领域获得重大突破—发现