宇宙射线中过量正电子可能来自暗物质

    ■暗物质存在实验的6个相关特征中，已经有5个得到确认

    ■国内多所大学为该项目立下功劳 

    近日，诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中教授发布了阿尔法磁谱仪实验AMS项目的最新研究成果。该研究成果证明暗物质存在实验的6个相关特征中，已经有5个得到确认，进一步显示宇宙射线中过量的正电子可能来自暗物质。这个发现再次轰动世界。

    暗物质探测一直是一个世界性难题。科学界对暗物质的探索分为直接探测和间接探测，前者指采用高灵敏度的探测器探测暗物质相互碰撞产生的普通物质粒子信号，后者指通过探测正电子、反质子等暗物质粒子自湮灭或衰变的产物来“捕捉”暗物质。

    1995年起，丁肇中正式开始阿尔法磁谱仪实验AMS项目，通过测量暗物质碰撞后产生的正电子，印证暗物质的存在。全球15个国家的56个研究机构参与了这个项目。

    2013年4月3日，丁肇中历经18年的艰苦探索，第一次向世界公布研究成果：阿尔法磁谱仪探测到40万个正电子；比例上升平衡，没有出现峰值；正电子来源没有特定方向。对于这些正电子是否来源于暗物质，丁肇中表示还没有完全的证据。

    2014年9月18日，丁肇中发布最新研究成果，证明了暗物质存在实验的6个相关特征中，已经有5个得到确认，进一步显示宇宙射线中过量的正电子可能来自暗物质。

    “AMS实验已经收集了540亿个宇宙射线数据，并从其中的410亿个宇宙射线数据中捕捉到1000万个电子和正电子。对这些数据进行分析，是一项比淘金还难的任务。”东南大学参与该计划的项目团队负责人、计算机科学与工程学院院长罗军舟教授告诉记者，东南大学自2002年起与丁肇中合作，利用云计算和大数据技术对海量实验数据进行处理分析，完成了全球一半以上的数据处理量，相当于500万部电影和30个中国国家图书馆的信息存储量。

    “最新成果表明，暗物质碰撞产生过量正电子有6个特征，其中开始点、上升速率、最高点等5个特征都已被阿尔法磁谱仪测量到，证实暗物质存在只差最后一环。”罗军舟说。

    据悉，国内多所大学也为该项目立下了功劳。上海交通大学牵头的科研团队用4年时间建成了世界上最深的地下实验室，中山大学负责AMS硅微条轨迹探测器热控系统的建造，山东大学历时7年完成了粒子探测装置阿尔法磁谱仪的热系统。

    延伸阅读

    Q:暗物质究竟是什么？

    A:宇宙中看不见的物质

    每当我们仰望头顶的璀璨星空，总会联想到浩瀚无边的宇宙，但极少有人知道，人类“看见”的阳光、土地、星球银河等，仅占据了宇宙物质总量的10%，可谓冰山一角。而剩下的都是人类看不见的东西，被科学家们称之为暗物质、暗能量。

    这神秘莫测的暗物质，究竟是什么？

    这个问题要追溯到1933年，瑞士天体物理学家弗里茨·兹维基发现星系间的引力太小，根本无法维持住整个星系团。于是，他第一次提出了暗物质的存在。

    后来，科学家把宇宙膨胀速度的大小，和所有观测到的星系、尘埃、辐射等物质的总质量放进广义相对论方程里比较，结果发现宇宙的总质量远远大于已知物质的总质量。因此，科学家认为宇宙中存在某种还未发现的、占主导地位的暗的东西。

    “通俗地说，暗物质就是宇宙中看不见的物质。有迹象表明，宇宙中还存在大量人们看不见的物质，它们不发出可见光或其他电磁波，用天文望远镜观测不到。但它们能产生万有引力，会对可见的物质产生作用。”AMS项目参与者、东南大学计算机科学与工程学院副教授东方告诉记者，暗物质中的“暗”，不仅在于其“没有正常物质的光谱”，还在于“人类对其的未知”。

    Q:研究暗物质有何意义？

    A:改变人们对宇宙构成的认识

    人类对暗物质的探索充满了热情，那么研究暗物质究竟有什么意义呢？

    “根据宇宙大爆炸理论，大爆炸产生3种类型的物质，一种是我们目前肉眼看到的正物质，一种是反物质，另外一种是看不见、摸不着的暗物质。”中科院理论物理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，是进一步论证宇宙起源、揭露宇宙奥秘的重要因素；同时，也是人类认识自我和世界的重要途径。

    李淼还提出，暗物质就像黏合宇宙万物的胶水，维持着恒星和星系间的聚集，如果没有它们，星系将分崩离析。如果最后发现暗物质不存在，这意味着关于引力的理解在很大程度上是错误的。因此，研究暗物质对宇宙探秘意义重大。

    （本报记者郑晋鸣、本报通讯员许琳）