导语:美国麻省理工物理学家丁肇中领导的研究团队2月份对外宣布,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,将于未来很短时间内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。北京时间4月4日零点诺贝尔物理奖获得者丁肇中教授在日内瓦欧洲核子中心,首次公布其领导的阿尔法磁谱仪(AMS)项目18年之后的第一个实验结果――已发现的40万个正电子可能来自一个共同之源,即人们一直寻找的暗物质,为何这个实验引起全球轰动,就让我们来关注。

  • 丁肇中团队公布阿尔法磁谱仪研究成果
  • 中国科学家为AMS寻找暗物质贡献“智慧”
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丁肇中团队公布暗物质研究成果

  诺贝尔物理奖获得者丁肇中教授在首次公布其领导的阿尔法磁谱仪(AMS)项目18年之后的第一个实验结果――已发现的40万个正电子可能来自……>>详情

全球关于暗物质的相关报道

  德国慕尼黑大学天文台的约尔格·迪特里希及其研究团队已探测到一个超星系团的丝状物中的暗物质成分。这个超星系团名为“阿伯尔222/223”……>>详情

新闻报道:“暗物质”研究有突破

  诺贝尔奖得主丁肇中主持的暗物质研究取得成果
  北京时间4月3日23时,诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中在日内瓦公布了其主持的阿尔法磁谱仪项目首批研究成果,观察到正电子分率变化情况等特征与暗物质粒子湮灭产生的正电子相关特性相一致,但目前尚没有充分证据排除其他可能性……>>详细

  丁肇中:阿尔法磁谱仪将为寻找新物质提供新精度
  科学家面临的问题是:是否存在基本粒子组成的反宇宙?由于物质和反物质在大气中相互湮灭,人们无法在地面上探测到反物质。而宇宙是最广阔的实验室,宇宙中射线能量远高于任何加速器,阿尔法磁谱仪项目是唯一直接在太空中研究这一课题的大型科学实验,用永磁体来测量反物质在磁场中的轨道……>>详细

  丁肇中教授让人类认识暗物质迈出重要一步
  人类对暗物质的理解和检测实现新进展。日内瓦时间4月3日下午5点(北京时间4月4日零点),诺贝尔物理奖获得者丁肇中教授在日内瓦欧洲核子中心,首次公布其领导的阿尔法磁谱仪(AMS)项目18年之后的第一个实验结果――已发现的40万个正电子可能来自一个共同之源,即脉冲星或人们一直寻找的暗物质。 ……>>详细


王贻芳

丁肇中实验工作室

王贻芳

丁肇中实验成果发布会现场

专家视点:暗物质研究意义重大

大亚湾中微子实验发现一种新的中微子振荡

  丁肇中:阿尔法磁谱仪将为寻找新物质提供新精度
  今年76岁的丁肇中教授说,阿尔法磁谱仪项目实际上是一个大型粒子物理实验,首要目的是寻找宇宙中的暗物质及其起源。宇宙中大约90%的物质是暗物质,暗物质碰撞会产生额外的正电子,这些正电子的特征会被阿尔法磁谱仪精确地测量到。……>>详细

  李淼:暗物质的发现比上帝粒子更重要
  李淼:这个发现要比“上帝粒子”发现更重要。如果没有上帝粒子,我们的粒子标准模型就是不完备的。但是如果没有暗物质,粒子标准模型也是完备的,只是天文学家和宇宙学家会困惑。如果丁肇中团队的发现被确认,这肯定是这几十年来的重要科学发现……>>详细

知识解读一:什么是暗物质?

  暗物质是宇宙中看不见的物质。现在我们看到的天体,要么发光,如太阳,要么反光,如月亮,但有迹象表明,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。但它们能够产生万有引力,对可见的物质产生作用。研究和分析表明,暗物质在宇宙中所占份额远超目前人类可以看到的物质。宇宙中最重要的成分是暗物质和暗能量,暗物质占宇宙25%,暗能量占70%,我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。……>>详细

 

知识解读二:探测暗物质有何意义?

  暗物质被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题。目前,暗物质的存在已经被人们普遍接受。人们认为暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,更谈不上今天的人类了。暗物质的存在是通过天文观测推测出来的,然而目前被广泛认可的粒子物理学标准模型预言的62种基本粒子中不包含能解释暗物质的基本粒子,因此,探测和研究暗物质很可能导致物理学界新的革命。

知识解读三:如何探测暗物质?

  暗物质的探测方法主要分为直接探测法和间接探测法。所谓直接探测法是指直接探测暗物质粒子和原子核碰撞所产生的光学、声学、电子学信号。由于发生碰撞的概率很小,产生的信号也很微弱,通常要把探测装置安装在地下深处。暗物质的间接探测法主要是观测暗物质粒子衰变或互相作用后产生的正电子、反质子、中微子等稳定粒子。由于地球大气的影响,在地面上无法精确测定粒子的能谱,这类实验必须要在空间进行。
  阿尔法磁谱仪项目实际上是一个大型粒子物理实验。暗物质碰撞会产生额外的正电子,这些正电子的特征会被阿尔法磁谱仪精确地测量到。

知识解读四:阿尔法磁谱仪是如何制造的?

  阿尔法磁谱仪主结构的主体是一个外径1.3米、内径1.15米、高0.8米的空心高强度铝制圆柱体。永磁体呈条状插入主结构,其磁场强度高达1400高斯。主结构由中国航天科技一院设计,磁体则由中科院电工所制造,采用的是新型高磁能积钕铁硼材料。
  “阿尔法磁谱仪1”于1998年6月随美国“发现”号航天飞机升空开始科学探索,但最终没能发现反物质和暗物质。此后,科学家开始研制“阿尔法磁谱仪2”。他们曾尝试用超导磁体代替永磁体。这种方法可以产生更强的磁场,但超导磁体需要液氦冷却,太空中无法补充液氦,这样磁谱仪寿命只有3年。而使用永磁体的磁谱仪的使用寿命长达18年至20年,所以专家们决定沿用永磁体。此外,“阿尔法磁谱仪2”在“阿尔法磁谱仪1”的基础上增加了若干新的子探测器。

知识解读五:阿尔法磁谱仪是如何工作的?

 阿尔法磁谱仪的主要本领是能够捕捉探测到太空中“流窜”的粒子。这一本领基于其强大而特殊的磁场。带电粒子进入磁场后轨迹会发生变化,不同带电粒子的轨迹变化也不同,而不带电的粒子的轨迹则不会发生变化,因而观测粒子进入这一磁场后轨迹是否变化,变化程度有何不同,就可以推知这是何种粒子。与天文望远镜观测物质发出的可见光和电磁波不同,磁谱仪直接观测粒子本身。因而,磁谱仪能够发现天文望远镜无法发现的暗物质等。

暗物质发现历史

    星系自转曲线
    最早提出证据并推断暗物质存在的是20世纪30年代荷兰科学家Jan Oort与美国加州理工学院的瑞士天文学家弗里茨·兹威基等人
    他发现星系外侧的旋转速度较牛顿重力预期的快,故推测必有数量庞大的质能拉住星系外侧组成。
    星系与星系团观测
    2006年,美国天文学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E 0657-558进行观测,无意间观测到星系碰撞的过程,星系团碰撞威力之猛,使得暗物质与正常物质分开,发现了暗物质存在的直接证据。
    在20世纪90年代,第一峰值的量测上不断提高敏感度。毫米波段气球观天计划提出的报告指出,最大的谱密度波动发生在尺度约为一度角时,这些观测足以排除宇宙弦作为宇宙结构形成的主因,而趋向于接受暴涨理论。

相关科普知识

  暗物质简介
  在宇宙学中,暗物质是指那些自身不发射电磁辐射,也不与电磁波相互作用的一种物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。……[详细

暗物质是谁最先发现的呢?
  1915年,爱因斯坦根据他的相对论得出推论:宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。他认为:宇宙是有限封闭的。如果是这样,宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5×10的负30次方克。但是,迄今可观测到的宇宙的密度,却比这个值小100倍。也就是说,宇宙中的大多数物质失踪了,科学家将这种失踪的物质叫暗物质……[详细

 

  暗物质和暗能量之谜
  21世纪初科学最大的谜是暗物质和暗能量。它们的存在,向全世界年轻的科学家提出了挑战。 暗物质存在于人类已知的物质之外,人们目前知道它的存在,但不知道它是什么,它的构成也和人类已知的物质不同。在宇宙中,暗物质的能量是人类已知物质的能量的5倍以上 ……[详细

  阿尔法磁谱仪
  阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer)是一个计划安装于国际空间站上的粒子物理试验设备。其目的在于探测宇宙中的奇异物质,包括暗物质及反物质。 2009年11月初,诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授宣布,阿尔法磁谱仪将于2010年7月29日早上7点30分在美国肯尼迪空间中心搭乘奋进号航天飞机的STS-134航班升空,送到国际空间站,开始为期3年的探索之旅……[详细

 

  暗物质的研究进展与成果
  2012年2月底,美国科学家称,他们通过一种最新的理论研究发现,地球和月球之间其实隐藏着大量神秘的暗物质。美国普林斯顿高等研究院理论家斯蒂芬·阿德勒博士估计,地球周边的暗物质应该位于月球的公转轨道与低空卫星的轨道之间,其总质量肯定不超过地球质量的十亿分之四 ……[详细

  暗物质系列发现
  低温暗物质搜寻项目(CDMS),旨在使用探测器探测粒子间的互动,找到暗物质粒子引起的运动。美国科学家在位于加利福尼亚大学校园的隧道里的实验室2009年检测到了两种可能来自于暗物质粒子的信号。 ……[详细] 

  何处有大量暗物质?
  现已知道,宇宙的大结构呈泡沫状,星系聚集成“星系长城”,即泡沫的连接纤维,而纤维之间是巨大的“宇宙空洞”,即大泡泡,直径达1~3亿光年。如果没有一种看不见的暗物质的附加引力“帮忙”,这么大的空洞是不能维持的,就像屋顶和桥梁的跨度过大不能支持一样 ……[详细

  暗物质存在关键证据
  正在从事超导温度计探测低温稀有事件(CRESST)实验的科学家可能已经找到了弱作用重粒子(WIMPs)存在的证据,这是向揭开神秘的“暗物质”之谜迈进的关键性一步。科学家认为,暗物质组成了宇宙的大部分,不过这种物质很难被发现。
哈勃太空望远镜的图片显示,天文学家认为可能是在很多年前两个星系簇发生大规模碰撞时形成的“暗物质环”。 ……[详细