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暗物质的新闪光

作者:苗千

2018-03-08·阅读时长5分钟

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( 处于对接状态的国际空间站与“奋进号”航天飞机。空间站上方白色仪器为阿尔法频谱仪 )

自从在几十年前发现暗物质存在以来,人类为了探寻暗物质的本质,可谓上穷碧落下黄泉,在距离地表上千米的地下洞穴里,在宇宙空间中游荡的太空站里,都有物理学家为了探测暗物质粒子安置的探测仪器,但是对于这种弥漫在宇宙空间,甚至可能穿过我们的身体,却基本上不与其他粒子发生反应,只有重力效应的神秘物质,物理学家仍然知之甚少。一个又一个针对暗物质粒子的数学模型提出来,又被否定。2014年9月18日,在日内瓦欧洲核子中心的一个学术研讨会上公布了已经在太空中工作了3年多的阿尔法频谱仪探测的最新数据,这也许可以给探测暗物质的物理学家带来新的启示。

2011年5月16日,“奋进号”航天飞机载着“国际空间站”(Interna-tional Space Station)升空,在国际空间站的外部就装备有诺贝尔物理奖得主丁肇中设计的阿尔法频谱仪(AMS),用来探测宇宙射线,并且定期发布探测数据。在这3年多的探测中,阿尔法频谱仪总共已经探测到了540亿个粒子,目前科学家们已经分析了其中410亿个粒子的数据,其中大多数是光子,但是数据中最吸引物理学家的部分,则是电子与其反粒子——正电子的数量以及能量分布,因为这关系到这些粒子的来源。

在公布的最新探测数据中,阿尔法频谱仪总共探测到了58万个正电子的信号和920万个电子的信号。在一个主要由普通物质构成的世界里,反物质(正电子)极为稀少,粒子间的碰撞有可能产生电子-正电子对,但是探测数据显示,这些正电子与电子可能有不同的来源,而且也可能与暗物质粒子有关。2014年9月18日,AMS合作项目的众多物理学家共同在《物理评论快报》(PRL)杂志上发表论文《国际空间站阿尔法频谱仪探测的初级宇宙射线中电子与正电子通量》(Electron and Positron Fluxes in Primary Cosmic Rays Measured with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station),在这篇论文里详细汇报了阿尔法频谱仪最新的探测数据。

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苗千

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