到宇宙寻找反物质——中科院高能物理所副所长陈和生谈“阿尔法磁谱仪” [复制链接]

第7版(国际)
专栏：

　　到宇宙寻找反物质
　　——中科院高能物理所副所长陈和生谈“阿尔法磁谱仪”
　　本报驻联合国记者 周德武
　　美国东部时间2日18时10分，在发射架上等待近一个月的“发现号”航天飞机终于在火箭的推动下腾空而起。此行的重要使命是接回在严重老化的“和平号”太空站上工作的美国宇航员。但更令中国人兴奋的是，由中国等国共同研制的宇宙探测器“阿尔法磁谱仪”也随之进入太空，从此揭开了人类到太空寻找反物质和暗物质的序幕。为此，记者与专程到佛罗里达州肯尼迪航天中心参加此次试验的中方负责人、中国科学院高能物理所副所长陈和生取得了联系。
　　陈和生在电话中告诉记者，“阿尔法磁谱仪”实验是一个大型国际合作科学实验项目，由华裔美国科学家、诺贝尔奖获得者丁肇中教授领导，包括美国、中国、德国等10多个国家和地区的37个研究机构的物理学家和工程师参与，仅中方参与的科学家和工程师就不下200人，其目的是寻找太空中的反物质和暗物质。
　　陈和生说，如果想确定另外一个星球是物质还是反物质，最理想的做法是用一种办法来测量粒子是带正电还是负电。这就需要把一个大磁铁送到太空中去。但使用常规磁铁，因到处弥漫磁场无法在太空中运行，而使用超导磁铁又需要在超低温状态下运行也不现实。
　　陈和生说，中国在稀土永磁材料研究方面一直处于世界最先进水平。由于中国中小城市医院利用超导磁铁进行核磁共振医疗有困难，所以中科院电工所决定利用钕铁硼制造医疗用磁铁，并取得了很大成功。1994年夏天，中科院开始考虑用这种技术做一个能在太空上运行的磁铁。由于设计巧妙，不漏磁且在地球磁场作用下不会发生转动，完全符合太空运行条件。
　　从那年开始，中科院电工所、高能所和中国运载火箭技术研究院三家组成攻关队伍，陈和生成为这个项目的负责人之一。1995年做成了1／2模型，1996年做了尺寸一模一样的磁铁进行空间环境模拟，1997年3月完成了飞行实验。1997年8月完成了实验磁铁的模拟实验。陈和生介绍说，“阿尔法磁谱仪”探测器由五个部分组成：即半导体硅微条探测器、飞行时间记数器、反符合记数器、电子学仪器、钕铁硼磁铁等。整个探测器的机械结构设计、制造和环境实验由中国运载火箭技术研究院承担，其精度非常高，能达到航天飞机起飞和着陆时对机械结构强度的苛刻要求。总重量3吨，而钕铁硼磁铁本身就重达2吨。探测器在北京卫星环境工程研究所进行了振动试验，在中国水利科学研究院进行了离心试验，之后便运到瑞士苏黎世高等理工学院高能所进行总装。1998年1月29日，从苏黎世运到肯尼迪航天中心。5月5日，“阿尔法磁谱仪”进入航天飞机。
　　陈和生说，钕铁硼磁铁直径有1．6米，内径有1．2米，由4000多个小块粘起来，飞出一块将对航天飞机构成灾难性打击，所以美方对其安全性要求特别高。1996年秋，研制工作遇到了相当大的难度，特别是工艺设计出现麻烦。科学家们费了很大气力才重新进行修正。陈和生强调，美国宇航中心对搭载大型设备一般需要做三次安全评估，而中国制造的钕铁硼磁铁第二次就通过了验收，这在美国宇航中心检验史上还是第一次。
　　此次“阿尔法磁谱仪”上太空仅仅是进行仪器检测。所以，科学家们对这次飞行的期望值并不很高。陈和生告诉记者，明天他将从佛罗里达起程前往休斯敦宇航监测中心，研究从卫星传来的第一批资料，以确认磁谱仪的工作情况。对此次试验，陈和生也有热切的期望。他说，根据对银河系的分析，90％的物质不知道是什么，因为它们不发光，而物理学又无法解释。他希望通过这次试验，可以通过测量反质子和正电子的能量分布，首先对暗物质的理论研究提供一些证据和线索。
　　据了解，“阿尔法磁谱仪”将停留太空，然后随“发现号”航天飞机一同返回地面。“阿尔法磁谱仪”初定于2002年1月19日随航天飞机正式进驻阿尔法空间站三至五年，届时将对揭开宇宙的奥秘起到巨大的推动作用。（本报纽约6月2日电）