华人科学家丁肇中团队称或发现暗物质候选体
2月18日,在美国科学促进会年会上,美国麻省理工物理学家丁肇中领导的研究团队对外宣布,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,将于未来两到三周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。
这篇论文等了18年
“我们等待了18年来写这篇论文,如今到了最后确认阶段。”丁肇中在波士顿的一次美国科学促进会的年会上发言道,“我预计在未来两到三周内,我们就能发布研究成果。我们一共有6个分析小组对相同的数据结果进行分析。众所周知,每个物理学家都有他们自己的见解,我们现在要保证每个人都能同意彼此的观点。这项工作现在已经完成得差不多了。”
作为人类在太空中进行的最为昂贵的实验,阿尔法磁谱仪项目即将向地球发送回首批观测数据。这个大型的实验装置被放置在国际空间站上,用于探测宇宙射线及高能粒子。阿尔法磁谱仪项目最初便是由丁肇中提议开始。虽然天文望远镜无法探测到大质量弱相互作用粒子,但阿尔法磁谱仪很有希望通过间接的方法来确认其存在,并描述它的性质。即将刊出的研究论文将对这项研究的进展作详细阐述。
阿尔法磁谱仪重达7吨,拥有一个巨大的特制超导磁铁,能使落在它上面的粒子轨迹发生弯曲。粒子的弯曲轨迹显示了它的电荷,再通过一系列的探测器对粒子的质量、速度和能量等进行分析,科学家便能准确知道捕获的是什么粒子。丁肇中称,在阿尔法磁谱仪运行的最初18个月中,已经探测了250亿次粒子事件。
位于“发现”的门槛
中科院理论物理研究所研究员李淼昨天对记者表示,根据现在丁肇中透露的消息,只能说探测到暗物质湮灭的信号的可能性比较大,但这些信号来自暗物质还是脉冲星还不清楚,所以现在并不能断言发现了暗物质,还需等待论文发表后才能确定。
如果发现的正电子从某个特定的方向发出,就意味着该信号是来自像脉冲星一类的天体,而不是暗物质。如果是来自各个方向的,那就是来自暗物质。
据悉,此次阿尔法磁谱仪的数据涉及的是0.5至350GeV(10亿电子伏特)质量范围内的正电子—电子比例。这一范围已经是其他实验中科学家认为可能发现暗物质的上限。
据美国芝加哥大学的宇宙学家迈克尔·特纳教授介绍,理论上,这种粒子的质量大约在质子质量的30、40和300倍之间。大型强子对撞机能够制造这样质量的粒子,丁肇中的阿尔法磁谱仪能探测到这样质量的粒子湮灭,而位于深地底的探测器对这样质量的粒子也非常敏感。
“如果非常幸运的话,我们能同时获得有关暗物质的三个特征信号,分别是通过观测粒子湮灭、直接探测粒子以及用大型强子对撞机制造粒子,这三种方法在同样的质量范围内都很灵敏。” 特纳说。
“宇宙中有很多物质能够模拟暗物质的特征。”哈佛大学理论物理学家丽莎·蓝道尔说,尽管她非常迫切等待阿尔法磁谱仪的结果。
不管阿尔法磁谱仪是否发现了暗物质,科学家都希望有关暗物质起源的问题能够变得更加明朗。除了阿尔法磁谱仪,其他实验,例如位于瑞士的大型强子对撞机进行的实验,以及深埋地下的暗物质探测器实验,都可能在不远的未来有所新发现。“我相信我们都位于发现的门槛,在未来几十年内肯定会有所突破。”丽莎·蓝道尔说。
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