单位文秘网 2021-08-20 09:17:08 点击: 次
美国航天飞机“奋进”号2011年5月16日升空,带上了丁肇中花17年方成的反物质探测仪,开始了宇宙中许多人不认为存在的另一个世界的探寻。宇宙浩瀚,且并无物理定律显示,宇宙中没有反银河、反恒星,甚至居住着反生命的反星球这些以反物质为主的世界。换句话说,若真有这样的宇宙存在,它的物质必是反物质。美国麻省理工学院的诺贝尔奖物理学家丁肇中说,问题在于,这个反物质宇宙在何处?科学家推断,若真有反宇宙,人类应会在反物质与物质世界的交界处,看见粒子彼此湮灭时释放的光亮。
由于反宇宙仍是一大疑问,丁肇中的太空任务计划引发高度争议,也就不足为怪。“奋进”号5月16日升空将“阿尔法磁谱仪(AMS)”送上国际太空站。
推展疆界
费时17载方成的AMS,是丁肇中对寻找反物质始终无法忘情的努力成果。在美国航空航天局、能源部与16个国家共同资助下,AMS终于有谱,虽然期间磁谱仪进度延迟、技术问题层出不穷,高能与粒子物理学家也一再质疑计划的可行性,磁谱仪最终还是排除万难升空。
AMS任务的副发言人,意大利佩鲁齐亚大学的物理学家巴提斯顿说:“物理学与怀疑无关,物理学在乎的是精密的测量。”丁肇中的实验送上升空发射台时。巴提斯顿和其他科学家一再强调,对落向地球的大量宇宙射线,AMS具备前所未有的灵敏度。这意味AMS不仅能侦测出来自遥远宇宙的反物质块,还能测量宇宙射线的特性,让科学家对这些具有高能量有更多的了解。
在地球上,科学家仅能间接找到宇宙射线。宇宙射线在大气高空,会撞击大气粒子,产生次生粒子簇射,研究人员仅能以这些次生粒子簇射进行研究。在太空中,AMS将可看到完全不失真的宇宙射线。参与研究,来自里斯本“仪器和实验粒子物理实验室”的物理学家巴洛指出,科学家将能非常精确测量宇宙射线的通量,“最佳的测量地点是太空,那里不会有地球大气层来破坏宇宙射线”。无论寻找反物质成果如何,AMS应能为科学家绘制出一张宇宙射线的明确天际地图,协助建立起不再依赖光的一个新的天文学。
AMS是一个强大的永久磁铁,四周围绕着粒子探测器。在实验进行的十年或十数年中,磁铁会造成宇宙射线一个程度的路径弯曲,这就可以显露这些宇宙射线的能量与电荷,进而确认它们的特性。有些可能是重原子核,而在反方向弯曲的路径中,反物质的形成物也就会显现出它的行踪。
透过计算正电子,也就是电子的反物质,AMS也可追踪暗物质的初步信号,科学家迄今仍不知暗物质是何物,虽然他们坚信,构成宇宙的质量大多是暗物质。2009年,科学家发表报告,表示在地球周遭的太空环境中,发现多余的正电子。科学家利用一颗俄罗斯卫星上的仪器,名为“反物质一物质探测与轻原子核天体物理”的科学研究舱进行研究时,发现多余正电子的证据。这些多余正电子的可能来源之一,是源自银河光环中暗物质粒子的湮灭。
另一项推测性的探寻,是跟一个假设的“奇异”物质有关,科学家可能在坍塌的恒星找到这种物质。这个物质包含奇夸克,以及一般原子核的上下夸克。美国航空航天局AMS计划经理希斯提里说,1998年,AMS在航天飞机上进行试飞时,他们曾看过这个“奇异”物质的踪迹,因那个结果过于模糊,因此决定不对外公开这项研究。
AMS计划属于探测任务,因此与美国航空航天局一般进行的科学计划不同,无须通过同行审核这一关。话虽如此,希斯提里还是一再强调,提供5000万美元资金的能源部对这项计划深具信心。如今,随着磁谱仪升空,他们的信心将开始接受考验。
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