美国投资20亿美元的阿尔法磁谱仪卫星可能要“打水漂”(原创)

简浩

北京时间2011年5月16日晚8时56分，由诺贝尔奖获得者丁肇中领衔的国际科学计划——阿尔法磁谱仪（AMS）搭乘美国奋进号航天飞机从肯尼迪航天中心升空进入国际空间站，人类从此进入粒子物理探测新时代，AMS是国际空间站唯一的大型科学实验。

AMS的任务：探测暗物质和反物质，验证暗物质到底由什么粒子组成，探索宇宙的起源及其构成，并及时传回数据分析报告。

AMS的原理：AMS具备强大而特殊的磁场，太空环境不受地面物质干扰，宇宙任何粒子物质一旦进入永磁体磁场，会使带电粒子的运行轨道发生拐弯，通过测量弯曲程度，配合其他仪器测出的粒子质量、动量，根据带电粒子进入磁场的轨迹变化，就可以推知这是何种粒子。

AMS如何寻找暗物质？大质量弱相互作用粒子(WIMPs)是目前最被看好的暗物质假说，物理学家认为这种粒子通常会直接穿过宇宙中绝大部分的物质，包括人体，不与其发生反应。如果WIMP粒子之间相互撞击，它们将会发生湮灭反应，所有的质量将会在一瞬间转化为能量。因此，通过探测湮灭时瞬间产生并消失的正电子，有望寻找到暗物质的蛛丝马迹。

为什么寻找暗物质？最早提出证据并推断暗物质存在的科学家是美国加州工学院的瑞士天文学家弗里茨·兹威基。暗物质存在的直观证据是引力透镜现象：当遥远星系发出的光途经某个星系团附近时，光线会因星系团引力偏折，这时的星系团就好像一个透镜，朝这个方向望去就会看到巨大的光弧甚至同一个星系出现几个不同的镜像。

天文学家估计，由人们已知物质的质子、中子、电子等粒子组成的星系、星系团、恒星、行星、星云、类星体等加在一起的质量总和只占宇宙总质量的4%，而暗物质则占了宇宙的23%，还有73%是一种导致宇宙加速膨胀的暗能量。也就是说，宇宙中绝大部分的物质和能量，对今天的科学来说都属于未知。诺贝尔奖获得者李政道博士则认为占宇宙总质量99%的暗物质还没有找到。暗物质虽然无法观测，但是它却能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显的感受到，暗物质却成为宇宙的重要组成部分。

美国国家航空航天局（NASA）对AMS永磁体的负载安全要求极高，一是要降低漏磁，避免干扰航天飞机和空间站其他仪器的工作，二是磁二极矩必须极小，以免磁谱仪在地球磁场作用下产生转动。AMS是一个国际项目，核心部件就是由中国研发制造的永磁体及反符合计数器。

美国、中国、德国等16个国家和地区的数百名研究人员参与AMS。参与该项目的中国大陆科研团队主要有8个，分别为中科院电工所、中国运载火箭技术研究院、山东大学、东南大学、中山大学、上海交通大学、中科院高能所以及航空科学与技术国家实验室；

中科院高能物理研究所与中国航天科技集团公司的专家和意大利、法国同行共同研制出作为探测器关键部分的电磁量能器。

山东大学负责热系统的研究与设计，AMS热系统是一个非常复杂的系统，涉及热能工程、机械制造、材料科学、电子信息等多个领域。国际空间站每90分钟就绕地球转一圈，这样AMS的温度每隔90分钟就要在-40℃~60℃之间循环变化一次，而AMS各探测器及电子设备的热控制要求极其苛刻，工作温度变化必须维持在1℃以内。

中山大学团队负责研制硅微条轨迹探测器热控制系统（TTCS），为硅微条探测器提供了高度稳定和均匀的温度环境，是保证该探测器正常运作的热控系统。

AMS能探测到暗物质吗？我看未必，眼看美国花20亿美元的阿尔法磁谱仪卫星可惜要“打水漂”，AMS只能探测到假暗物质。下面我说说为什么？据我研究表明：

目前，我们还不清楚暗物质的本质是什么？暗物质在哪里？怎么证明暗物质的存在？暗物质从何而来？暗物质是什么物质形态？如何产生暗物质？

暗物质的本质是什么？暗物质是什么物质形态？为什么“打水漂”？暗物质是高能量、低质量、超密度、小于夸克、轻于轻子、没有电子、没有电磁特性的超物质。暗物质不与其他物质相互作用、不辐射、不发热、不发光、看不见、摸不着，所有探测设备仪器发现不了。因为AMS永磁体对暗物质探测不起作用，所以，AMS可能要“打水漂”！

暗物质的本质是另一个我们现在还不认识的物质世界！

由暗物质为主体构成的时空宇宙整体在作旋转运动，形成时空漩涡、时空弯曲和时空扭曲，本质是暗物质漩涡、暗物质弯曲和暗物质扭曲。大质量星体或星系在时空宇宙中可以产生局部的暗物质漩涡和暗物质弯曲。暗物质随环境温度变化而变化，也会热膨冷缩。

时空是暗物质的“天地”，真空不空。暗物质是可见物质的传播媒介，如果不是暗物质充当传播媒介，引力波、电磁波、各种宇宙射线和光线就无法传播。

我们现在所能观测到的物质形态包括固体、液体、气体、等离子态、中子态、各种微观粒子态、光子态（光线）等，都是低能量、高质量、低密度、大粒子的物质形态。

暗物质在哪里？暗物质就在我们身边，暗物质充斥了整个时空宇宙的所有空间、所有角落，充满了所有星系的空间；暗物质与可见物质混合存在；既使没有可见物质，暗物质仍存在；可见物质没有占据的空间都让暗物质占据了。

暗物质从何而来？暗物质及由暗物质构成的时空宇宙是从跨跃式“超能核聚变”中转换而来，不会凭空而来，不可能“无中生有”，总有直接或间接甚至千丝万缕的因果关系。

暗物质与宇宙起源的关系：我们的物质宇宙，实际是由暗物质为主体构成的时空宇宙在作旋转运动时，时空宇宙中心的暗物质产生热能，久而久之，热能积聚为火球，由能量模式的暗物质进行跨跃式“超凡核聚变”（由轻变重）引起宇宙大爆炸，转换为可见的低能量的离子和电子后形成宇宙中第一代物质的氢原子，创造了现在的物质宇宙。从而实现两个物质世界的跨跃转换，是完全截然不同的两个物质境界。

黑洞及恒星级黑洞、中子星、脉冲星，是由早期星系中心“短命”的超大恒星产生更加猛烈的高等核聚变爆炸的残骸形成第二代物质的天体。

宇宙的本质是什么？宇宙是从核聚变中循序渐进演变而来，即从无形到有形、小到大、高能量到低能量、不可见到可见、超密度到低密度、小粒子到大粒子、低质量到高质量演化而来，我们对另一个超物质世界的核聚变却一无所知。太阳系和地球上门类众多的重元素物质、万物生命，也是由黑洞、中子星、脉冲星的爆炸产生高等核聚变创造的第三代物质的产物。我们现在只了解或制造低等核聚变范畴的超新星、白矮星、红巨星、太阳和氢弹，还不了解高等核聚变的机制与过程。

如何产生暗物质？我们的物质宇宙都是从核聚变（由轻变重）中转化而来，创造了现在物质宇宙，反过来说，只有以能量模式的重物质进行跨跃式“超能核裂变”（由重变轻）才能还原制造出暗物质。

暗物质的作用。暗物质虽然质量超轻、粒子超小、弱互作用，因为暗物质数量浩大，容量无限，所以暗物质的影响力能够主宰物质宇宙。暗物质、暗能量、生命科学是世界前沿科学。暗物质不仅成全了物质宇宙结构的形成，而且，稳定着物质宇宙秩序，只有离心力而无向心力的暗能量驱使暗物质推动着物质宇宙膨胀，“摆布”着物质宇宙，“束缚”着物质宇宙。假如没有暗物质，就不可能形成星系、恒星、行星，就没有今天的人类。

破解暗物质，走近暗物质，如何认识另一个物质世界，如何进入、检测或制造暗物质，是我们的研究方向，需要超常思维、创新意识、超常境界、超越自我。暗物质一旦找到，将为宇宙学、物理学和人类的科学认识掀开崭新的一页，才能实现AMS的任务初衷。