反物质太空磁谱仪

美国宇航局"奋进"号航天飞机将于2011年4月29日发射升空前往国际空间站，完成最后一次飞行任务。随同"奋进"号航天飞机升空的还有一来自个重要的实验设备"反物质太空磁谱仪"。这一先内个进的实验设备将在太空轨道上完成搜寻反物质星系和暗物质迹象等重要任务。

• 中文名 反物质太空磁谱仪
• 工作开始时间 2011年4月29日
• 国家 美国
• 作用 搜寻反物质星系和暗物质迹象等

简介

反物质太空磁谱仪

　　“阿尔法磁谱仪2”将于2011年4月29日由美国“奋进”号航天飞机送入国际空间站，开始长达十余年的寻找反物质和暗物质之旅。

　　美国“太空梭”计划进入尾声，“奋进号”的最后一次任务，是由台湾“中科院”参与研发的太空磁谱仪将随“奋进号”进入太空。据了解，“奋进号”将于美国时间4月29日最后一次升空，重要任务之一就是将诺贝尔物理奖得主、丁肇中主持计划、台“中山科学研究院来自”参与研发的太空磁谱仪(AlphaMagneticSpectrometer,AMS)，放上国际太空站运作。

　　诺贝尔奖得主、美国宇航局反物质太空磁谱仪项目首席科学家丁肇中介绍说这一项目已开展了17年，共有16个国家600多名物360百科理学家参与其中，这已成为一个重要国际合作项目。已经反复检测过多次以确保它能够正常工作。现在只在等待它的发射升空。

历史

　　1998年6月2日，“阿尔法磁谱仪1”随美国“发现”号航天飞机升空开始科学探索，但并没有发现反物质和暗物质。

　　随后，科学家开始研制“阿尔法磁谱仪2”。它原计划于2004年由美国航天飞机送入太空，但其行程因2003年“哥伦比亚”号失事子材庆继及被一拖再拖。在此期间，以丁肇中为首的科学家对“阿尔法磁谱仪2”进行了改进。2010年8月底，“阿尔法磁谱仪2”在位于日内瓦的欧洲核子研究中心阿尔法磁谱仪实验室组装完成后，被运往美国肯尼迪航天中心。

设备

来自　　据科学家介绍药感河贵经计培手生规甚，反物质太空磁谱仪重约6900多公斤，造价约为360百科20亿美元。该设备将装备于国际空间站，主要用于搜索宇宙射线以及来自外太空的高能带电粒子。反物质太空磁谱仪将采用损责一个重约1900公斤的磁铁来产生一个强大的均匀磁场，该磁场比地球磁场要强3000多倍。磁场可以折射宇宙射误日的加时场红优密三线，从而探测器能够分析出宇宙射线的各种属性，如电荷、速率等。

　　物质太空磁谱仪最初是由可害独丁肇中于1994年提出设计构想。该设备的目标就是在太空中研究宇宙射线，因为地球上的大气层是研究工作的主要障碍。丁肇中介绍说在太空中，有两种类型的粒子，一种是没带电荷的，也就是光线和微中子。在过去书超稳师告光矿一个世纪中，他们对太空的理解主要基于太空中和地面上大量望远镜的观测数据。对于宇宙射线之类的带电粒子，由于它们带有电荷，因此它们肯定有质量。因为有质量，所以它们肯定会被地球大气层吸收。因此，必须要到太空中观测它们。

　　研究带电粒子上的电荷，需要一个磁铁。根据最初况国设计方案，反物质太空磁谱仪上安装的是一个超导磁铁，使用寿命为三年，直至冷却用的液态氦耗尽为止。丁肇中解释说当他们在一个模拟太空环境置油缺的热真空容器中测试这种超导磁铁时，发现它只能维持三年时间，否则就必须友察策显重新充液态氦。如果没有航天飞机，根本没法完成这一任务。因此，超千批服密明破穿导磁铁被取消。”科学家们决定使用永久性磁铁。不过永久性磁铁比超导磁铁要弱，因此敏感度也要降低30%。

主要任务

　　太空磁谱仪用于侦搜宇宙中的射线粒子，寻找反物质(antimatter)及暗物质(darkmatter)双企束台，若能成功，将可证明1920年代美国天文学家哈柏(EdwinHubble)的发现，及所衍生出的宇宙大爆炸(BigBang)理论，并有助解过突脚良浓边者讲苗额远开宇宙形成之谜，是科学史上一大突破。

　　宇宙射线所携带的能量比任何人工粒子加速器能够产生的能量要高出数百万倍。因此，它们能够揭示出宇宙奥秘的点点滴滴，这是地球上任何实验都无法取得的成果。科学家们希望，通过分析宇宙射线，反物质谓周纪艺几太空磁谱仪能够解到存决大量现有最困惑的科学难题，如反物质星系是否存在，暗物质究竟是由什么组成的等。

　　在物理学领域中，一个最困惑的谜团就是已知宇宙中的物质与反物质问题。如果反物质太空磁谱仪能够正只正束逐探测到反氦或更重养省明财富杆黑的反物质元素，那第那士免亮么这将是反物质星系存在的强有力责而别川德片者证据。反物质星系可能就是由大量的反物质恒星组成。

　　物理学的另一大谜团就是暗物质问题。对于这种看不见、而且至今仍未确认事物的属性，科学家们仍然场亚县将轴抗刚城初程规知之甚少，他们只能通过引力效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。对于暗物质，一个最主要的候选者就是一种被称为“中性子”的粒子。如果中性子确实存在，当它们相互碰撞时，就会释放出大量的高能反电子，这种高能反电子就是反物质太空磁谱仪所要探测的对象。

　　丁肇中表示在长期研究宇宙射线的过程中，这将是第一次以极高的精确度去完成探测任务。因此他们进入了一个新的领域，但他们确实不知道将会发现什么。

研究机构

　　这一项目投入达20亿美元，研究人员来自美、欧、亚三大洲16个国家和地区的56个研究机构，其中包括中国的中科院电工研究所、高能物理所、山东大学、东南大学、中山大学等。它被认为是继人类基因组计划、国际空间站计划、强子对撞机计划之后的又一个大型国际科技合作项目。

意义

　　世界是由物质组成的。而我们周围的物质由原子组成，原子由电子和原子核组成；原子核由中子和质子组成，这些俗称粒子。正常情况下，原子核带正电，电子带负电，它构成正物质，也就是我们周边的正常物质。按照相对论的原理，有正物质就应该有反物质。于是科学家们常常猜测，原子核能不能带负电荷，而电子带正电荷，构成反物质呢？多少年来，许多科学家都在从事这一实验，而且实验室的一些实验证实，有反粒子存在。而且原子核可以带负电，电子可以带正电，反物质的确存在，只是它稍纵即逝，生命力很短暂。于是，科学家们又想像，会不会反物质存在于遥远的太空呢？所以几十个国家的科学家研究出一种仪器，试图到太空中去找一找。

　　暗物质是这一试验需要寻找的另一个目标。现在人类所看到的天体，要么是发光的，如太阳等；要么是反光的，如月亮。但是，有迹象表明，还有大量的人们看不见的天体存在，只是人们无法用光的办法找到他们，人们称之为暗物质。科学家根据天体轨道推算，这种暗物质广泛存在。因为，如果没有这些暗物质，天体轨道就要改变。而且在作用与相互作用下，它也会产生反质子和正电子。科学家们也在想，既然用光的办法找不到暗物质，那么就采用物质寻找的办法。所以，磁谱仪就多了一个新的功能。

　　“α磁谱仪”将在地球大气层以外探测是否有反物质存在。如果能探测到带负电荷的原子核，说明有反物质存在。由于磁谱仪可测反质子和正电子的能谱，于是，它也能测算天体中是否有暗物质。如果反物质存在，那么人类对宇宙的认识将掀开新的一页。

　　中国科学家在α磁谱仪研究中，制造了关键性部位的永磁铁。1994年3月27日，丁肇中教授到中科院电工所访问，发现该所在用钕铁硼制造永磁铁方面很有经验，于是选择电工所、高能物理所、中科大、中国运载火箭研究院等单位共同参与研究。中国科学家对这一国际性试验的参与，再一次证明中国科学水平的提高和国力的增强。该磁谱仪在航天飞机上运行一段后，还将被送入未来的α空间站，继续工作。