今天，阿尔法磁谱仪2“落户”国际空间站，将用10年甚至更长时间搜寻“另一半宇宙”。主持这个项目的丁肇中先生说：即便找不到反物质，也是一种收获

　　本报记者 任荃

　　如果宇宙起源于大爆炸，一半的宇宙应由正物质组成，另一半应由反物质组成。将于今天“落户”国际空间站的“科学贵宾”——阿尔法磁谱仪2(AMS-02)，将用10年甚至更长时间在浩淼宇宙中搜寻“另一半宇宙”。

　　神秘的反物质与暗物质，让人翘首期待。主持该项目的华裔科学家丁肇中先生却说，科学是无法预见的。即便找不到，也是一种收获。“在科学道路上，我们可能原本是想去挖金子，但最终挖到的是玛瑙。”

　　探测带电粒子的“哈勃望远镜”

　　“如果宇宙中确实存在由反物质组成的世界，和大量看不见的暗物质，那么我们应该能在太空中找到它们。”这是丁肇中开始这项艰难探测的初衷。

　　他认为，人类之所以至今没能找到来自宇宙深处的反粒子，是因为我们把观察点放在了地面上。而反物质一旦进入大气层，就会与正物质产生湮没反应，根本无法到达地面。因此办法只有一个，就是将探测器送上太空。

　　美国宇航局将AMS称作“能探测带电粒子的‘哈勃望远镜’”，只是它昂贵得多，耗资近20亿美元。1971年，一位很有名的诺贝尔奖获得者也曾提出这个想法，但没人付诸行动。“宇宙是最终的实验室。”丁肇中和他的国际团队后来为此奋斗了17年。

　　1998年6月，AMS-01搭载美国“发现号”航天飞机首次进入太空，在为期10天的实验中，并没有发现反粒子，但它证明了AMS的设计原理和方法是可行的。

　　中国方案解决“40年来最大挑战”

　　项目的最大挑战是将一个桌子大小的磁体送入太空。然而，大型磁体不可避免地会有漏磁和二极磁矩的问题，前者会干扰航天飞机和空间站中其他仪器的工作，后者则会使磁谱仪在地球磁场作用下转动。

　　为了自己“40年科研生涯中难度最大的实验”，丁肇中寻访了多国科学家，但都没找到好方法。1994年，他偶然在一份美国文献中看到中科院电工所的一篇论文，得知中国能造很好的磁铁，于是飞到北京造访电工所。几经讨论，双方确定了方案。

　　这是一块内径约1.2米、重约2.6吨的巨型永磁铁，中心磁场强度为1350高斯，是地球磁场的27000倍。不过，它并不是铁石一块，而由上万个不同形状、不同大小的小磁块拼成的64个磁化方向连续变化的永磁条组成。

　　据AMS-01磁体制造总指挥、中科院电工所研究员董增仁回忆，制造永磁体的过程精密而复杂。上万个小磁块都得由50×50×25毫米的标准块切割而成，任何一个稍有偏差都无法拼出一个完整的环。为了获得尽可能高的空间磁场，项目组选用了当时磁能级最高的钕铁硼材料。

　　超导卡壳，永磁体再征宇宙

　　1998年试飞归来，丁肇中带领的团队着手设计一个可在太空运行3-5年的新系统——AMS-02，其中的关键部件永磁体，将被磁场强度达9000多高斯的超导磁体取代。其间，受美国航天飞机失事影响，和超导磁铁本身存在技术障碍，AMS-02的发射时间几经推迟。

　　直到去年，眼看“奋进号”航天飞机就要步入它的“绝唱之旅”(也是美国航天飞机全体退役前的倒数第二次发射)，但超导磁铁的研发还是没能完全克服“漏热”的缺陷。

　　上海交通大学空间科学与技术研究中心副主任叶庆好教授告诉记者，为维持磁体处于超导状态，必须用温度达1.8K(－271.3℃)的超流氦对其进行冷却。“漏热”，意味着要保持“体温”，磁体就得消耗更多的冷却剂为自己降温。按计划，AMS-02随航天飞机升空时可携带2000升超流氦，而“漏热”将直接导致冷却剂超重。

　　无奈之下，AMS-02不得不放弃研发多年的超导磁体，重拾试飞时的那块中国制造的永磁体。董增仁说，去年夏天，他专程飞往欧洲核子中心与丁肇中讨论永磁体的改进方案。不可思议的是，测试发现，当年那块永磁体的中心磁场强度至今仍高达1340高斯——“13年只衰减了10高斯，这说明，它再工作一二十年应该没有问题。”

　　据悉，AMS-02将在国际空间站内运行约10年，未赶上航天飞机“末班车”的超导磁铁则可能用在之后的AMS-03上。

　　分辨反物质，向左走还是向右走

　　对于反物质的世界，人们充满了好奇，也有许多误解。一次，在丁肇中与中国学生的对话中，有人天真地发问：在反物质的世界中，是不是一切都与我们这个正物质世界相反？比如，男人会不会变成女人？

　　如果说大型强子对撞机模拟的是宇宙大爆炸之前最初的状态，那么AMS就是要描述大爆炸后的完整镜像。谁都说不准，AMS-02此行找到反粒子的几率有多大，可以肯定的是，其难度不亚于“在一场暴雨中寻找一颗彩色的雨滴”。

　　叶庆好告诉记者，要分别物质与反物质，首先得想办法测量粒子所带的电荷是正是负。当空间粒子进入永磁体的巨大磁场，携带不同电荷的粒子会自动分流——向左走，或者向右走。此外，AMS-02还装备了近10种子探测器，它们有的测“身高”，有的测“体重”，有的窥“相貌”，多角度综合评估空间粒子的身份究竟是正物质还是反物质、是明物质还是暗物质。

　　中新社济南5月16日电 (刘祺 李欣)北京时间5月16日晚上8时56分，由山东大学科学家主研热力系统的阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer，AMS)搭乘美国奋进号航天飞机升空挺进国际空间站。

　　记者16日从山东大学获悉，随美国奋进号航天飞机进入太空的阿尔法磁谱仪，由山东大学程林教授作为热系统首席科学家，他的研究团队在该项目中成功解决了人类历史上首次带电磁铁在太空中运行温度控制这一关键科学问题，确保未来20年中AMS作为国际空间站上唯一大型科学实验得以实现。

　　据介绍，AMS的主要使命是在太空中探索暗物质和反物质的存在。在太空中，90分钟内温度在零下40摄氏度到零上60摄氏度之间循环变化，而AMS各探测器及电子设备的热控制要求又极其苛刻，其工作温度变化必须维持在1摄氏度范围内，因此，热系统的研制水平及质量就直接关系到AMS在国际空间站科研目标的实现，及其工作状态、运行寿命和实验可靠性。山东大学为主力研究的热系统是为AMS的所有元件和实验提供安全工作的基础环境。通俗地讲就是为AMS穿上了一件衣服，保证其不感冒、不生病，正常工作。AMS热系统将成为国际空间站上中国制造的重要大型组件。

　　据悉，AMS是上世纪末本世纪初世界上最重要的科学工程之一，是未来20年里国际空间站上唯一的科学实验。该项目由诺贝尔奖获得者丁肇中教授领衔，汇集美国、中国、俄罗斯、意大利、瑞士、德国等16个国家和地区的60个著名大学和研究机构的600余位科学家，历时20年，耗资21亿美元。作为AMS热控制系统研发单位，山东大学将继续承担AMS的后续工作，全面负责该系统在太空复杂、苛刻工况下的在轨运行状况的实时监控，进行相关的数据分析、数据存储、数据服务等工作。(完)

　　据新华社华盛顿5月16日电 (记者 葛相文 任海军)作为国际空间站建成以来最大的科学实验以及人类首个在太空中研究宇宙射线的仪器，阿尔法磁谱仪16日随“奋进”号航天飞机升空。科学家们期待它能帮助寻找反物质和暗物质，从而揭示有关宇宙起源的奥秘。

　　目前，参与阿尔法磁谱仪项目的科学家来自全球16个国家和地区的56个科研机构，这一项目也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。作为团队的一分子，中国科学家为磁谱仪倾注了大量心血，参与项目的国际同行对中国科学家的贡献给予高度评价。

　　参与磁谱仪项目的中国大陆科研团队主要有8个，分别为中科院电工所、中国运载火箭技术研究院、山东大学、东南大学、中山大学、上海交通大学杨煜普小组、中科院高能所以及航空科学与技术国家实验室；来自中国台湾的团队主要有“中央研究院”、中山科学院等。他们的贡献各不相同，但都必不可少。中科院电工所研制成功了磁谱仪的核心部件——磁体系统，解决了几十年来不能将较强磁场磁体送入外层空间运行的世界技术难题。中国运载火箭技术研究院承担了磁谱仪量能器结构的研制工作，并在磁谱仪探测器的建造过程中发挥了重要作用。中国台湾的中山科学院也完成了“不可能的任务”——为项目设计出了运行速度比美国航天局现行系统快10倍的电子控制系统……

　　中国科学家为磁谱仪项目所作贡献得到了项目首席科学家丁肇中、项目组以及其他国家科学家的广泛赞誉。磁谱仪项目首席工程师、意大利人戈达多·加吉奥洛告诉记者，中国科学家为项目作出了“巨大贡献”。

　　美国麻省理工学院核科学实验室主任理查德·米尔纳也认为，中国科学家对项目的贡献是“决定性的”。