阿尔法磁谱仪最新成果显示暗物质可能存在

2014年09月22日来源： 科技日报     作者： 记者 张淼 施建国

　　新华社日内瓦9月18日电 诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中18日公布阿尔法磁谱仪项目最新研究成果，进一步显示宇宙射线中过量的正电子可能来自暗物质。

　　2011年升空的阿尔法磁谱仪由国际空间站搭载，任务是寻找暗物质并探寻其起源。根据现有理论，宇宙中的暗物质远远多于普通物质，暗物质碰撞会产生过量的正电子，阿尔法磁谱仪可对宇宙射线中的正电子进行精密观测。

　　根据研究小组在最新一期美国《物理评论快报》上发布的数据，阿尔法磁谱仪观察到的410亿个宇宙射线事件中，约有1000万个是电子或正电子。从8吉电子伏特（1吉等于10亿）的能量开始，正电子占电子与正电子总数的比例快速增加，在275吉电子伏特左右停止增长。比例上升的过程较为均衡，没有明显峰值。此外，正电子似乎来源于宇宙空间的各个方向，而不是某个特定方向。

　　研究人员说，观测到的正电子分布特征与暗物质理论的某个模型一致，该模型认为暗物质由一种称为“中轻微子”的粒子组成。不过，这些过量的正电子到底是来源于暗物质，还是来源于脉冲星等天文现象，还需要进一步分析确认。

　　项目首席科学家丁肇中教授18日晚对新华社记者说，暗物质碰撞产生过量正电子有6个特征，开始点、上升速率、最高点等5个特征都已被阿尔法磁谱仪测量到，最后一个特征就是测量正电子产生率会不会突然下降。

　　“怎么样下降，慢慢地下降还是很快地下降？很快地下降就一定是暗物质”，丁肇中说。

　　研究小组在同一期杂志上发表的另一篇论文认为，宇宙射线中电子与正电子的通量（即单位时间里通过单位面积的粒子数量）分布显著不同，其特征也显示，过量的高能正电子有可能来自暗物质碰撞。

　　研究结果显示，电子通量与正电子通量均无法由单一不变的谱指数描述（通量随能量的变化由谱指数决定，通常是正比于能量的谱指数次方），特别是在20吉到200吉电子伏特间，正电子通量随能量变化的速率高于电子通量，这可被视为正电子比例增加来源于过量高能正电子而非高能电子损失的重要证明。

　　研究人员认为，对正电子占电子与正电子总数的比例、电子与正电子各自通量以及总通量的精密测量互为补充，或帮助科学界更为深入地了解高能宇宙射线的来源及暗物质的存在。

　　阿尔法磁谱仪项目由来自全球15个国家和地区的56个科研机构参与，首要目的是寻找宇宙中的暗物质及其起源。2011年5月，美国“奋进”号航天飞机将太空粒子探测器“阿尔法磁谱仪2”送至国际空间站。