他做事严谨,对错误零容忍,自己一丝不苟,也要求他人一丝不苟;他不畏多数,不怕讥讽,不迷权威。他就是科学界有“科学沙皇”之称的丁肇中。
著名的华裔美籍实验物理学家丁肇中,1936年1月生于美国密歇根州安娜堡,祖籍中国山东省日照市。1974年,在他38岁的时候,因发现宇宙新粒子——“J粒子”获得诺贝尔物理学奖。始终位居高能物理实验研究最前沿的丁肇中,在他58岁的时候,又开始了一个难度更高的征程——探索宇宙暗物质。
这是一个雄心勃勃的目标,也是一项艰难的工程,更是一个往里“砸”大钱的计划。为实现这一目标,实验室要搬到国际空间站,仪器要具有世界级的最高灵敏度,但结果却并不一定看好。近20多年来,他率领着来自16个国家的数百位科学家,一边寻找着看不见摸不着的暗物质粒子,一边抵抗着某些科学家的冷嘲热讽。
实验的准备过程艰巨而漫长,在丁肇中的死命坚持下,NASA终于把他们的阿尔法磁谱仪送上了天。2013年3月,在美国科学促进会上,丁肇中作为麻省理工学院研究团队的领衔人和发言人,正式对外宣布,阿尔法磁谱仪发现了弱相互作用的大质量粒子WIMP存在的证据。
2014年9月18日,丁肇中研究组的研究结果发表在《物理评论通讯》杂志上。这项成果是半个世纪以来人类在探索暗物质上的一个非常重要的进展,它不仅显示了暗物质存在的新证据,而且也为这项艰巨的研究计划找到了一个突破口,证明这一探索手段是可行的,因而给人以极大的鼓舞,由此掀起了暗物质研究的热潮。
转载于《科学历2018科学史上的今天》,科学π工作室出版。
科学小讲堂
暗物质(Dark Matter):是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质,它可能是宇宙物质的主要组成部分,但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力的现象可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。现代天文学通过天体的运动、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中,其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型(ΛCDM模型)可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%。
目前一种被广泛接受的理论认为,组成暗物质的是“弱相互作用有质量粒子”(weakly interacting massive particle, WIMP),其质量和相互作用强度在电弱标度附近, 在宇宙膨胀过程中通过热退耦合过程获得目前观测到的剩余丰度。此外,也有假说认为暗物质是由其他类型的粒子组成的,例如轴子(axion),惰性中微子(sterile neutrino)等。
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