新研究證明暗物質確實存在

近日，諾貝爾物理學獎得主、美籍華人科學家丁肇中教授主持的阿爾法磁譜儀實驗項目（以下簡稱“AMS”）證明，暗物質存在實驗的6個有關特征中，已有5個得到確認，相關研究論文發(fā)表在最新版的美國《物理評論快報》上。

昨天，現代快報記者從東南大學獲悉，該校計算機科學與工程學院院長羅軍舟教授領銜的團隊，在捕捉暗物質影子的AMS項目中，完成了全球一半以上的數據處理量，相當于500萬部電影和30個中國國家圖書館的信息存儲量。

最新成果是什么？

暗物質的6個特征找到了5個

北京時間9月18日，諾貝爾獎得主、美籍華人物理學家丁肇中領導的阿爾法磁譜儀項目，在歐洲核子研究中心公布了最新研究成果，進一步顯示暗物質可能存在。這一成果發(fā)表在最新一期美國《物理評論快報》上，再次讓世界轟動。

據了解，丁肇中主持的AMS實驗通過收集宇宙射線，依靠云計算和大數據處理，來尋找暗物質留下的證據，其中一個重要的線索就是正電子，而捕捉這個線索的就是AMS.

AMS迄今已運行40多個月，共搜集了540億個宇宙射線數據。它從410億個宇宙射線數據中捕捉到1000萬個電子和正電子。

東南大學計算機科學與工程學院院長羅軍舟領銜的技術團隊2002年與丁肇中合作，昨天，該院副教授東方告訴現代快報記者，恒星爆炸或其他天文現象會產生宇宙射線，這些射線穿越宇宙空間，最終抵達地球，宇宙射線由帶電粒子組成，不過這些粒子中很多都會在大氣層中被吸收，無法進行地面研究，但在大氣層外部，AMS將有能力對這些粒子進行篩選，尋找反物質和暗物質。

“粒子進入AMS后，逐層的探測器將測量粒子的質量、能量、速度，還會測量粒子的入射方向和穿越軌跡。”東方說，暗物質的碰撞會產生正電子，如果能捕捉到正電子，就可以印證暗物質的存在。為驗明暗物質的“真身”,科學家構建了一個理論模型，其中，暗物質有6個特征。

18日晚，丁肇中對記者表示，暗物質碰撞產生過量正電子有6個特征，其中開始點、上升速率、最高點等5個特征都已被阿爾法磁譜儀測量到，最后1個特征就是測量正電子產生率會不會突然下降。“是不是暗物質？要看最后一個結果。”

東大有什么貢獻？

東大完成了一半多的數據分析量

從410億個宇宙射線數據中，捕捉1000多萬個電子和正電子，這項比淘金還難的數據分析，是怎么完成的？

東方介紹，AMS探測器于2011年研究成功，并于當年5月16日發(fā)射成功，從此在國際空間站運轉。2011年5月19日以來，國際空間站將數據源源不斷傳輸到地球上，進行數據分析。

2002年開始，東南大學作為中國大陸第一所參與AMS項目的高校與丁肇中教授合作，包括參與AMS探測器的合作研制和建立東南大學AMS-02數據處理和分析中心。

東方說，自2011年5月AMS探測器升空以來，目前已累計接收到來自國際空間站的數據107TB,未來十年的實驗數據總量將達到4PB.

“AMS實驗大致可以分為對于原始數據的數據重建和仿真數據的生成，我們完成整個AMS數據分析量在一半以上。”東方說。

東南大學計算機科學與工程學院院長羅軍舟教授介紹，截至目前，東南大學AMS-SOC在第一輪和第二輪實驗中，處理和分析的數據總量超過556TB,累計貢獻超過85萬CPU小時，在AMS-02全球六個地區(qū)（中國、德國、意大利、西班牙、法國、中國臺灣）數據處理中心排行第一。

這556TB相當于多大的數量級呢？東方打了個比方，如果按照1部電影約1G的容量來計算的話，556TB相當于處理了50多萬部電影的數據，擁有30個中國國家圖書館信息存儲量。

東方說，從2002年與丁肇中團隊合作后，至今，東大已經先后有約15位師生參與AMS項目，主要為云計算提供關鍵技術支撐，并利用云計算和大數據技術助力AMS以給出暗物質的有力證據。“目前，我們正在數據處理和分析中心進行擴容。”

科普一下

什么是暗物質？

暗物質是宇宙中看不見的物質。現在我們看到的天體，要么發(fā)光，如太陽，要么反光，如月亮，但有跡象表明，宇宙中還存在大量人們看不見的物質。它們不發(fā)出可見光或其他電磁波，用天文望遠鏡觀測不到。但它們能夠產生萬有引力，對可見的物質產生作用。

迄今的研究和分析表明，暗物質在宇宙中所占的份額遠遠超過目前人類可以看到的物質。宇宙中最重要的成分是暗物質和暗能量，暗物質占宇宙25%,暗能量占70%,我們通常所觀測到的普通物質只占宇宙質量的5%.

探測暗物質有何意義？

暗物質被認為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的課題。目前，暗物質的存在已經被人們普遍接受。人們認為暗物質促成了宇宙結構的形成，如果沒有暗物質就不會形成星系、恒星和行星，更談不上今天的人類了。探測和研究暗物質很可能導致物理學界新的革命。

如何探測？

暗物質的探測方法主要分為直接探測法和間接探測法。阿爾法磁譜儀項目則屬于后者。

阿爾法磁譜儀項目實際上是一個大型粒子物理實驗，首要目的是尋找宇宙中的暗物質及其起源。暗物質碰撞會產生額外的正電子，這些正電子的特征會被阿爾法磁譜儀精確地測量到。

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