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台湾物理学家谈AMS研究意义:丁肇中走出了第一步

来源:不详       更新时间:2011-10-25 12:09:11
 

    宇宙射线的研究,对粒子物理学做出过重大的贡献,第一个反物质——反电子就是1932年在宇宙射线中发现的。上世纪五、六十年代,对粒子的研究转移到了加速器。于是,加速器越造越大,CERN的大型加速器,周长已经做到27公里了。再要做更大的,没那么容易,而且要采用新的加速技术。通过高速粒子的对撞,人类的视野已能深入到比原子核小一万倍的范围,如果还要再提高对撞粒子的能量,已近极限;而宇宙射线的粒子能量,要远远高于加速器的粒子能量。所以,粒子物理学再要向前,就得转变思路,包括回归到对宇宙射线的研究。AMS的实验,把粒子探测器搬到了太空,这是前所未有的。丁先生走出了第一步,他是这个领域的先锋,是敢于“第一个吃螃蟹”的人。在未来的五十年、一百年,这很可能成为粒子物理和天体物理学研究的主导方向。

    带电粒子会偏转,不像光子不会偏转,知道它是从哪个星系来的,这就是以前为什么大家不去看带电粒子的道理。一是没有条件,二是不知道它从哪里来的。所以,如何从这些高能量的带电粒子中看出名堂,要有经验的积累,要不断学习;而你不去看,就不知道;去看了,才能发现新的东西。丁先生带领我们走出了这第一步;后面的人,可能比我们有更多的发现。尽管科学发展的进程中,走第一步总是会遇到有人反对的。

    反物质没有完全湮灭

    现在的理论为了解释反物质的缺失,认为在宇宙诞生的最初一秒钟之内,反物质和正物质就彼此发生了湮灭,由于正物质略多于反物质,于是少量正物质幸存了下来,组成了我们这个物质世界。按照这个假说,能够幸存下来的正物质,应该非常少,而大部分在与反物质的湮灭反应中,变成了光。那么,宇宙中光子与物质的比率,光子应该高出许多;但是天文观测的事实,证明这个比率并没有想象的那么大,可见反物质并没有完全湮灭。那么,这些反物质究竟到何处去了?

    最近,CERN宣布捕获了存在时间长达16分钟的反氢原子,而这些反氢原子的光谱,与氢原子的光谱是完全一样的。这就让人想象:假如宇宙中有反星球,那么它发出光的光谱,与其正物质的星球是完全一样的。你怎么能知道,目前我们从光谱中知道的一颗遥远的星球是正物质星球,还是反物质星球?

    寻找暗物质要有新思路

    暗物质是这么一回事:宇宙中的物质,比我们目前了解的物质要多得多,可见有新的物质。这种新物质有重力,但没有其它三种作用力,即强作用力、弱作用力和电磁作用力。这是一种新的物质,而且是一种很稳定的物质。如果发现,可能有新的基本粒子,而且粒子很重,可能还有新的作用力存在,与目前所知物质的作用力不同,可能是第五种作用力,但这种作用力非常弱。在许多天文观测中,已经证明有这种物质。譬如光子通过一个星系,会产生偏转,但这种偏转,有的要比我们原先推测的大很多。目前,大家都在找暗物质的粒子。但加速器受到能量的局限,所以要到太空去找,要有新的思路。

    今后,探测器也可能会放到卫星上,卫星可以调整方向,可以对准某个有超高能量辐射的星体或区域。超导磁体也可以不用液氦,而用太阳能冷却。这是今后的发展方向。甚至可以把探测器放到月球上。中国正在发展登月技术,现在就可以培养这方面的人才,希望将来能在这方面有所作为。

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