丁肇中：从加速器到太空-我们如何颠覆对宇宙的旧有认知？

央广网北京5月18日消息（总台中国之声记者刘梦雅）据中央广播电视总台中国之声《新闻超链接》报道，5月16日上午，1976年诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授在中科院高能物理研究所进行了“从加速器到太空：与中国科学家共同探索基本物理五十年”的主题演讲。演讲主要介绍了丁肇中与中国科学家合作探索基本物理的经历，包括发现胶子的“MARK-J实验”、研究宇宙起源的“L3实验”以及正在国际空间站上进行的阿尔法磁谱仪（AMS）实验等。

AMS实验在人类认识宇宙的历程中有何价值？中国科学家在探索基本物理的国际合作中发挥了哪些重要作用？

一个颠覆旧有认知的实验

阿尔法磁谱仪（AMS）实验是中国科学家与丁肇中科研团队进行的第三次合作。AMS实验是一个大型科研项目，中国、美国、俄罗斯、瑞士、巴西、墨西哥等多个国家都参与了该项目，中科院高能物理研究所是AMS项目的发起团队之一。AMS实验项目简单来说是要将阿尔法磁谱仪（AMS）运送至外天空，直接且精确地测量宇宙线的电荷、质量、动量，项目的执行时间计划为1994—2030年。

AMS项目已经完成两次发射任务。1998年6月，AMS搭载航天飞机，在太空中运行了10天，完成了第一次试验飞行（ASM-01）。这是人类第一次将庞大的磁铁仪器带到外太空，此次升空运行也被《科技日报》评为1998年世界十大科技新闻之一。虽然ASM-01只有短短10天，但获得了两个重要成果。一是发现了两个质子能谱，第一个能谱是外太空的宇宙线，第二个能谱则是由宇宙线与地球磁场、大气层相互作用产生。ASM-01的另一个重要发现是关于太空中的氦分布。科学家们发现，在地磁纬度35°以内，只存在氦-3。

ASM-01成功后，尽管遭到众人反对，丁肇中依旧坚持放弃ASM-01所有的探测仪器，采用更新的仪器。在他的坚持下，AMS项目的第二次飞行（ASM-02）所使用的大部分仪器都是最精密的且从未在太空中使用过的仪器。

第二次飞行定于2011年5月16日，ASM由“奋进号”航天飞机搭载前往国际空间站。ASM-02发现了许多新成果。丁肇中在演讲中重点强调了AMS项目的几个最新发现。第一，实验发现，一级宇宙线和二级宇宙线都有两个类别；第二，以往认为的一级宇宙线（碳、氖、镁、硫）并不是纯的一级宇宙线，它们都含有显著的二级宇宙线的成分；第三，ASM测量出了银河系银晕（Galactic Halo）的大小。

丁肇中表示，ASM的实验发现几乎都与现有的理论不相符，这带来了对宇宙的新认识，我们需要一个更加全面的新模型来解释这些新发现。

中国在探索基本物理的国际合作中作出了哪些贡献？

中国科学家与丁肇中团队的合作可以追溯到上世纪70年代。1978年以来，将近1000位中国科学家参加了丁肇中带领的实验项目，并作出了世界公认的贡献。第一次合作是“MARK-J实验”，该实验有5个国家参加，分别是德国、美国、西班牙、荷兰和中国。实验的目标是验证量子电动力学和电阻理论，发现胶子是这个实验的重要结果之一。共有27位中国科学家参与了此次实验，这是中国科学家第一次参加核粒子的国际研究项目。

第二次合作是研究宇宙起源的“L3实验”。“L3实验”目的是寻找宇宙中最基本粒子。宇宙中有多少种电子？电子有多大？有没有体积？电子能不能分成更小的粒子？宇宙中有多少种夸克？夸克有多大？能不能分成更小的粒子？这些都是“L3实验”尝试回答的问题。

在“L3实验”中，中国的主要贡献有两方面。一方面，中国提供了大量的实验所需要的锗酸铋（BGO）晶体。实验之初，锗酸铋（BGO）晶体的世界年产量仅有4公斤，而实验需要12吨，这个难题最终被上海硅酸盐所解决。另一方面，中国科学家们也参与了众多的重要物理分析。

在第三次合作——AMS项目中，中国科学家研制出了首个太空大型磁体、对AMS的热控系统和数据分析作出重要贡献、在AMS升级中承担关键性任务等。中国科学院、中华人民共和国科学技术部、国家航天局、山东省人民政府、江苏省人民政府、广东省人民政府等国家机关和相关部门也都对AMS项目给予大力支持。

丁肇中表示，与中国科学家合作半个世纪以来，他感受到中国有很多世界一流的实验物理学家，他们有想象力，有发展新技术和领导国际合作的经验和能力，他们可以主持最前沿的实验物理，可以继续为人类知识作出重要贡献。

宇宙是最广阔的实验室，而我们对宇宙的认知是有限的。丁肇中指出，AMS实验带来了许多颠覆性的成果，它也将继续带领我们扩展对宇宙的认识。

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