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2013年4月3日，诺贝尔物理学奖获得者丁肇中在欧洲核子中心公布了阿尔法磁谱仪在国际空间站上的首批实验结果。实验以很高精度在宇宙射线流中观察到正电子“超出”，而这些超出的正电子有可能来自于暗物质。

国际空间站上的AMS实验

丁肇中教授和很多实验物理学家一样，并不特别注意时髦的理论。在一次演讲中他说，问题不在于暗物质理论是否正确，而在于当一项实验测量了以前没有测过的东西—在更高的能量上，或者以更高的精度，或者在以前从未进行过的地方（比如太空）进行时，就有可能作出新的发现。在20世纪90年代，丁肇中提出的阿尔法磁谱仪（AMS）实验正是这样一种实验。当然，前面所说的间接探测暗物质的前景，使这项实验对整个科学界特别是理论家来说也颇有吸引力。

阿尔法磁谱仪由分层放置的不同类型的粒子探测器组成。当一个高能量的粒子穿过它时，这些不同的探测器可以测出其飞行轨迹，通过产生的辐射和次级粒子，测出其能量。阿尔法磁谱仪中包括一个巨大的磁铁，它使进入探测器的带电粒子轨迹发生偏折，这样就可以测出其电荷和质量，从而判断粒子的种类。AMS-02原计划使用超导磁铁，这样其磁场比较强，将有更高的灵敏度。但是，后来超导磁铁的低温制冷系统在研发中遇到了困难，达不到空间站工作的需求，因此最终还是使用了永磁铁，这样虽然灵敏度低一些，但由于永磁铁不像超导磁铁那样需要在低温下才能运行，在空间站上运行的寿命更长。

在太空进行的实验与地面的实验不同，太空的环境恶劣，发射的成本很高，如果发生了故障，很难像地面实验那样可以随时修理或者更换部件，弄不好还会危及到整个航天器和航天员的安全。因此，任何太空的科学实验都要经过仔细的设计和长期的准备，需要投入大量的人力物力。这需要一个大团队的合作，而不是单个或少数几个科学家的打拼。团队的领导者，不仅要起到组织协调的作用，在学术上把握整个研究方向和整体方案，还要花费大量时间去争取经费上和政治上的支持。丁肇中教授在这些方面显然都做得非常成功。整个AMS团队包括来自16个国家和地区的56个单位，500多名科学家参加。其中，我国的北京航空航天大学、山东大学、中国科学院高能物理研究所、东南大学、中山大学、上海交通大学、中国运载火箭技术研究院、中国科学院电工研究所等单位，还有我国台湾的“中央大学”、“中央研究院”、中山科学研究院、“国科会”等都参予了这一项目。在项目中，中国科学家和技术人员发挥了非常重要的作用。

首先进行的是AMS-01实验，它被搭载在发现号航天飞机上，于1998年6月2日飞入太空，6月12日着陆。许多国家参与了AMS-01实验，我国科学家也在其中发挥了相当重要的作用，包括提供探测器所需的高磁场强度永磁铁。AMS-01获得了观测结果，验证了这一实验的技术可行性。这一实验发现的反物质都是像正电子、反质子这样的简单粒子，而没有发现反氦核，这又是否定阿尔文反物质星系理论的一个证据。

在此基础上，丁肇中教授又组织了AMS-02实验，这一实验计划研制更大、更精密的探测器，放到国际空间站上进行长期的观测。国际空间站是美国、欧盟、俄罗斯、日本和加拿大共同研制的，由很多模块拼接而成，长72.8米，宽108.5米，高约20米，总质量约450吨，上面有航天员长期值守，进行各种实验。AMS-02是一个重约6.7吨的探测器，呈柱形。由于AMS 实验相当耗电，把它放在单独的卫星上比较困难，而大型的国际空间站电力比较充足，因此正适合搭载这一实验。

AMS-02原定于2005年发射，几经推迟后，于2011年5月19日由奋进号航天飞机运送到国际空间站，并安装在空间站大梁的外面。此后，AMS-02就开始了不间断的运行。

 2011年5月，运送AMS-02的奋进号航天飞机停靠在国际空间站上。

（本文发表于《科学世界》2013年第5期）