阿尔法磁谱仪的中国航天元素

在2月下旬落下帷幕的美国科学促进会年会上，由阿尔法磁谱仪项目的首席科学家、麻省理工学院物理学家、诺贝尔奖获得者丁肇中领导的研究团队对外正式宣布，阿尔法磁谱仪发现了弱作用重粒子（WIMP）存在的证据，而这一粒子则是一种暗物质的候选体。

物理学或将迎来重大革命，人类认知或将掀开新的篇章。而这其中，深深地印上了中国航天的贡献。

前沿探索新奇不断

暗物质“面纱”即将揭开？

前沿探索领域总是能给世人带来重大的甚至是颠覆性的认识。虽然已有科学家称发现了暗物质候选体存在的证据，但可能还是有很多人会问：什么是暗物质？

诺贝尔物理学奖获得者李政道曾多次指出：“暗物质是笼罩20世纪末和21世纪初现代物理学的最大乌云，它将预示着物理学的又一次革命。”而“什么是暗物质”和“暗能量的本质是什么”两大难题则占据了美国国家科学与技术委员会列出的“新世纪物理与天文学所要解答的11个难题”中的榜首和榜眼位置。

通俗点解释，暗物质就是存在于（或可能存在于）宇宙空间中，很可能是一种并不参与电磁相互作用的、我们已知的粒子（如质子、电子、中子等）之外的全新粒子。根据物理学家较为统一的认知，这种物质不会发光，可以说是“看不见也摸不着”，但其存在本身也会产生引力作用，而且其数量和规模远超我们已经认知的宇宙“常规物质”。

为了探测和感知暗物质，前沿探索领域的科学家们可谓煞费苦心、“上天入地”。而阿尔法磁谱仪项目是目前世界上公认的探测灵敏度最高、最复杂也是最昂贵的一台暗物质探测设备，代表了当今科学实验的最高技术手段。

没有中国航天就没有阿尔法磁谱仪项目

丁肇中曾经在接受媒体专访时明确表态：“没有中国航天，没有中国航天科技集团公司一院作出的突出贡献，就没有阿尔法磁谱仪项目！”从上世纪90年代开始多方洽谈合作事宜，到2011年5月阿尔法磁谱仪正式入住国际空间站开展探测任务，再到日前发现暗物质存在的证据，时隔若干年，每每谈起项目里的中国航天元素，丁教授都忍不住啧啧称赞。

“阿尔法磁谱仪，顾名思义，这一探测器的核心就是磁体，而这一核心正是出自中国人之手。”一院从事阿尔法磁谱仪项目的总负责人李昌懋不无自豪地说道。

正如李昌懋所言，如果要为磁谱仪项目选两个标志性成果，那一定是磁体主结构件和永磁体。而一院为阿尔法磁谱仪项目制作了三个磁体主结构件，并承担了该项目中永磁体主结构件的全部设计、研制和试验工作。

在这三个磁体主结构件中，一个是地面试验件，用于进行各种复杂的地面试验验证；一个是飞行件，曾在1998年搭乘美国发现号航天飞机在国际空间站逗留了10天，后于2011年5月重新“披挂上阵”，搭乘奋进号航天飞机踏上了常驻空间站探索暗物质的奇妙之旅；还有一个则用于进行破坏性试验。

该项目的关键是将一个桌子大小的磁体送入太空，但这是一个在科学上和工程上长期悬而未决的问题。因为大型磁体有漏磁现象，会严重干扰航天器飞行和其他仪器正常工作，同时大型磁体磁二极矩的问题也会使磁谱仪在地球磁场作用下产生转动，无法顺利开展有效工作。也正基于此，丁肇中教授才说：“磁谱仪项目是我40多年里遇到的难度最大的实验，甚至比当初为我带来诺贝尔奖的发现J粒子的实验还要困难得多。”事实也正是如此，丁肇中发现J粒子只用了不到两年的时间，而磁谱仪项目却让他及其国际团队奋斗了近20年。

中国航天用实力和品质证明了自己，也证明了中国制造跻身世界一流的决心。美国航宇局有位叫肯鲍尔的专家在验收中国的产品后对其上司说道：“如果你们要找一家能够设计和制造一流航天产品的机构的话，那我告诉你，中国有个运载火箭技术研究院，他们有能力完成这个任务。”

美国航宇局磁谱仪项目经理吉姆-贝茨在验收结束后曾给一院发来一封电子邮件，他用两个“惊叹号”告知该院产品极为顺利地通过了第二阶段的安全评审。同时，美国航宇局决定取消第三阶段的安全评审。这几乎是令人难以置信的。按照美国航宇局的惯例，所有搭载的大型设备必须经过三个阶段的安全评审。而一院的磁体主结构件作为航天飞机的有效载荷，只做了两次评审就顺利“闯关”，这在美国航宇局的安全评审中也是史无前例的。

随着科技的进步和水平的提高，在世界前沿探索领域有越来越多的中国元素跻身其中，而航天更是发挥着不可替代的作用。也正像李昌懋说的：“无论是多远的深空，你想到什么地方去，我们就承诺把你送到什么地方去。中国航天有能力也有意愿承担各种航天合作任务，中国航天愿意参与多国合作，愿意与各领域专家学者们一起为人类重大科学试验作出贡献。”

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