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諾獎獲得者丁肇中:中國科學家有成績就升官 是誤入歧途
關鍵字: 丁肇中暗物質(zhì)暗物質(zhì)來源諾貝爾物理學獎山東大學宇宙線在我們之前,測量初級宇宙線(氦,碳、氧)的結(jié)果沒有一個清楚的規(guī)律。但我們的結(jié)果非常奇怪,AMS初級宇宙線的測量結(jié)果是,氦、碳、氧隨著剛度的增加發(fā)生完全相同的變化。氦測了9000萬個數(shù)據(jù),碳840萬個數(shù)據(jù),氧700萬個數(shù)據(jù),量是很大的。
同時有一個現(xiàn)象,在2000億伏以后,氦,碳、氧以完全相同的方式上升,這是出乎意料的結(jié)果。沒有任何一個結(jié)果和以前的結(jié)果是一樣的,沒有任何一個結(jié)果和理論推測是一樣的。用中國話說,叫“天下大亂”了。
除了初級宇宙線以外,還有次級宇宙線(鋰,鈹,硼…)。次級宇宙線是由初級宇宙線和星際物質(zhì)碰撞產(chǎn)生的,所以次級宇宙線提供了宇宙線傳播過程和星際物質(zhì)的特性。鋰測了190萬個數(shù)據(jù),鈹90萬個數(shù)據(jù),硼260萬個數(shù)據(jù)。次級宇宙線(鋰、鈹和硼)隨著剛度具有相同的行為,但他們在2000億伏以后慢慢改變方向。次級宇宙線和初級宇宙線隨剛度發(fā)生不同的變化,這是想象不到的結(jié)果。
“碳-氮-氧循環(huán)”是恒星能量的來源,是1939年Bethe提出來的,因此在1967年拿到諾貝爾獎。
“It is shown that the most important source of energy in ordinary stars is the reactions of carbon and nitrogen with protons. These reactions form a cycle in which the original nucleus is reproduced … “
他獲得諾貝爾獎時,實驗在太陽系中測量了碳、氮、氧比例的聯(lián)系。我們測量了銀河戲中的比例。在太陽系內(nèi)氮/氧=0.17,在銀河系中氮/氧=0.09;太陽系內(nèi)碳/氧=0.54,銀河系內(nèi)碳/氧=0.90。
在宇宙中除了原子外還有上百種帶電的基本粒子。只有電子、質(zhì)子、正電子和反質(zhì)子具有無限長的壽命,能夠在宇宙中一直穿行,直到被AMS接收為止。根據(jù)測量,隨著能量的增加,質(zhì)子和反質(zhì)子的能譜具有相同的行為。如果大家認為如果認為反質(zhì)子是質(zhì)子碰撞的產(chǎn)物,就很難想象這種結(jié)果。
最出乎意料的是:正電子、反質(zhì)子和質(zhì)子的能譜是一樣的,但是反質(zhì)子和質(zhì)子的質(zhì)量比正電子的質(zhì)量大2000倍。這和地面上的經(jīng)驗完全不同。電子的能譜則是完全不一樣的。4月15號,我在西班牙組織了一個國際會議,邀請了世界上最有名的的科學家來討論,到現(xiàn)在為止還沒有人能解釋。
美國物理學會過去10年共發(fā)表了20000篇重要物理結(jié)果(PRL)其中52篇最重要的物理結(jié)果入選“編輯建議”十周年回顧, 包括:
? AMS暗物質(zhì)論文
? 發(fā)現(xiàn)重力波(2017年獲諾貝爾獎)
? 發(fā)現(xiàn)117號元素
能看出,AMS已經(jīng)開始為人類的知識做出重要貢獻。
AMS的另一個目標是尋找由反物質(zhì)組成的宇宙。如果宇宙起始于大爆炸,大爆炸之前是真空,那么大爆炸之后應該有相同數(shù)量的物質(zhì)與反物質(zhì)。過去50年,沒有實驗在太空中精確地尋找到反物質(zhì)。所以,理論物理學家認為,對稱性是破壞的,對稱性理論是錯誤的,反物質(zhì)在宇宙中是不存在的。
正因如此,過去50年大家都在找對稱性破壞,卻沒有找到。但AMS找到了一個反氦-4的候選事例。所涉及的(反氦-4的)動量=32.6 ± 2.5 GeV/c,電荷=-2.05±0.05。(現(xiàn)觀測的)所有氦的電荷都是正的,只有它是負的。它的質(zhì)量=3.81±0.29 GeV/c2,而4He質(zhì)量=3.73 GeV/c2,質(zhì)量是一樣的,唯一不同的就是電荷。這表示宇宙中非常非常有可能有反粒子存在。找這種氦是很困難的。每1億個氦數(shù)據(jù)中,只有1個反氦。為了確保數(shù)據(jù)的準確性,現(xiàn)在正在對探測器進行精確的驗證。
我們測量的正電子的結(jié)果和暗物質(zhì)的理論是符合的,但是要完全證明找到暗物質(zhì),還需要幾年的時間。宇宙線的各種原子核的能量分布,都與現(xiàn)有的宇宙線理論不符合。AMS推翻了以前所有的理論,帶來了新的知識。
但AMS最重要的結(jié)果是,探索到自然界中存在,然而我們卻無法想像的,前所未有的現(xiàn)象。這才叫“向前走”。
我剛拿到物理博士學位的時候是60年代,那時候最新的儀器是美國300億電子伏的質(zhì)子加速器。根據(jù)專家的意見,(原定目標)是了解原子核力的來源。實際發(fā)現(xiàn)是2種中微子、時間對稱破缺、J粒子;70年代,美國4000億電子伏的質(zhì)子加速器,原來是想找中微子,實際上發(fā)現(xiàn)了第5種夸克、第6種夸克;
70年代,美國60億電子伏正負電子對撞機,原來的目標是量子電動力學,實際的發(fā)現(xiàn)是部分子、第四種夸克、第三種電子;80年代,德國400億電子伏正負電子對撞機,原來的目標是第6種夸克(實際的發(fā)現(xiàn)是膠子(有中國科學家參與));2000年,日本地下實驗室,原來的目標是質(zhì)子壽命(實際的發(fā)現(xiàn)是中微子有質(zhì)量);哈伯望遠鏡,原來的目標是銀河探索,最后找到了暗能量。
科學是多數(shù)服從少數(shù),只有少數(shù)人把多數(shù)人的觀念推翻以后,科學才能向前發(fā)展。因此,專家評審并不是絕對有用的。因為,專家評審是依靠現(xiàn)有的知識,而科學的發(fā)展是推翻現(xiàn)有的知識。所以受到別人的反對是很好的事情。
剛才已經(jīng)說過了,現(xiàn)在再來總結(jié)一下山東大學和AMS:
1. 山東大學現(xiàn)在主要工作合作者:美國宇航局、美國麻省理工學院。麻省理工學院現(xiàn)在有大約50位科學家(參與實驗)。
2. 程林教授主要負責熱控制系統(tǒng)的設計,主管AMS整個熱控制系統(tǒng)。空間站白天(46.5分鐘)和晚上(46.5分鐘)的溫度變化超過30度。所以,熱控制系統(tǒng)是最主要、最關鍵的儀器,要長期保持AMS儀器的溫度穩(wěn)定在上下起伏小于等于3度。
3. AMS主要團隊有:
1) 德國亞琛大學、卡爾斯魯厄大學
2) 中國山東大學、航天部、中山大學、東南大學、電工所
3) 意大利佩魯賈大學、羅馬大學、特倫托大學、博洛尼亞大學、比薩大學等
4) 美國宇航局休斯頓航天中心
5) 美國麻省理工學院
6) 臺灣中央研究院、中央大學
7) 中國科學院高能所
8) 瑞士日內(nèi)瓦大學
9) 西歐核子中心
10) 西班牙國家核子物理研究中心CIEMAT
這個實驗對工程上的意義在于建造載人登月、登火星的熱控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。希望山東大學和世界上知名的學校和航天機構(gòu)繼續(xù)合作,對人類認識宇宙的奧秘繼續(xù)做出重要的貢獻。
這個實驗是由16個國家花了20年的時間建成的。AMS是太空中唯一的磁譜儀,今后幾十年內(nèi),不可能再有第二個磁譜儀。AMS所有的結(jié)果都是獨一無二的,改變了人類對宇宙的認識。
我最后一個體會:自然科學的研究,是具有競爭性的,只有第一,沒有第二。沒有人知道誰是第二個發(fā)現(xiàn)相對論的人。
謝謝大家。
丁肇中
2018.7.6
于山東大學
- 原標題:諾獎獲得者丁肇中:暗物質(zhì)來源將在2024年有決定性結(jié)果
- 責任編輯:王慧
- 最后更新: 2018-07-08 14:16:11
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