宇宙是最廣闊的實驗室
5月16日，諾貝爾物理學(xué)獎得主丁肇中，在中國科學(xué)院高能物理研究所演講談及地處四川海拔4410米、數(shù)日前通過國家驗收的“高海拔宇宙線探測站”（簡稱“拉索”），87歲的他興致頗高地說：“非常想去看一看！”
之所以對“拉索”如此感興趣，是因為探索宇宙起源，尋找宇宙中最基本的粒子，正是這位科學(xué)家一直以來孜孜以求的目標(biāo)。在這位實驗物理學(xué)家眼中，宇宙是最廣闊的實驗室，而我們對宇宙的認(rèn)識是有限的。在這次最新露面中，他透露了自己的新思考新判斷。
【找到暗物質(zhì)了嗎】
演講當(dāng)天，正是阿爾法磁譜儀（AMS-02）搭載“奮進號”航天飛機前往國際空間站的12周年。這是由丁肇中領(lǐng)銜在外太空運行的粒子物理實驗。
此前，AMS測量到的高能正電子能量分布與暗物質(zhì)理論相符合。這算是找到暗物質(zhì)了嗎？“絕對不能說找到暗物質(zhì)了。還需要在2千億到2萬億電子伏能量范圍內(nèi)有更多的數(shù)據(jù)，才能確定暗物質(zhì)的存在?！倍≌刂姓f。
AMS所有的觀測結(jié)果都與現(xiàn)有的宇宙線理論不符合，帶來了對宇宙的新認(rèn)識。對此，丁肇中很興奮。多年前，他曾領(lǐng)銜在歐洲核子中心對撞加速器上進行L3實驗，所有結(jié)果都與電弱理論相符合。在丁肇中看來，這是非常不幸的事情，因為實驗結(jié)果與理論相符合，不能學(xué)到新的東西。
宇宙線可以達到比地球上任何加速器都高的能量，然而大部分帶電宇宙線會被100千米的地球大氣層吸收，無法在地面上研究帶電宇宙線的性質(zhì)。AMS的目標(biāo)之一，正是精確直接測量宇宙線電荷、質(zhì)量、動量，因此需要在外太空運行磁譜儀，這也是為什么要將AMS置于空間站上。此前從來沒有人這樣做過。
AMS的另一個目標(biāo)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(yīng)該有相同數(shù)量的物質(zhì)與反物質(zhì)。
他談到，未來，AMS還將有“升級版”。約8平方米的新半導(dǎo)體探測器，將搭載龍飛船抵達國際空間站，擬2027年完成，屆時將提高接收度300%。
【87歲的丁肇中每天都在觀察數(shù)據(jù)】
丁肇中是一個風(fēng)趣幽默的人，而且不動聲色。演講過程中，觀眾席不時發(fā)出笑聲。
演講一開始，他就說：“我很少用中文演講，所以比較緊張?！?觀眾聽了會心一笑。1976年，年僅40歲的他堅持在諾貝爾物理學(xué)獎頒獎儀式上用中文演講。
提問互動環(huán)節(jié)，有位年輕人問丁肇中，對于年輕人有何建議？丁肇中回答：我有兩個女兒和一個兒子，他們從來不聽我的建議。他的冷幽默再次讓大家笑了起來。
還有人問，接下來新的對撞機發(fā)展方向是什么？有可能在哪些領(lǐng)域產(chǎn)生新的重大發(fā)現(xiàn)？丁肇中脫口而出：我不知道，推測未來是很難的事情。還記得我們剛才說過的費曼嗎？
1976年丁肇中獲得諾貝爾物理學(xué)獎。當(dāng)時，他的好朋友，諾貝爾物理學(xué)獎得主理查德·費曼在給丁肇中發(fā)來的賀信中說：“你所發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象是我沒有預(yù)料到也不了解的。為什么諾貝爾獎要發(fā)給你呢？不要因為獲獎，就認(rèn)為自己變成專家。我挑戰(zhàn)你，能不能發(fā)現(xiàn)一些我可以理解的東西?！?/p>
丁肇中說，他始終記得，不能因為獲獎，就認(rèn)為自己變成專家。
丁肇中還說，通過AMS國際合作實驗，他總算分清楚了很多國家的國旗。
如此風(fēng)趣隨和的丁肇中，在科學(xué)問題上卻非常執(zhí)著。
他談到，AMS-01有了一些發(fā)現(xiàn)后，美國宇航局、能源部及各國政府都對 AMS表示熱烈支持。就在這個時候，丁肇中決定放棄AMS-01的所有探測儀器，采用最先進技術(shù)來發(fā)展更多、更新的探測器。AMS-02大部分儀器從未在太空用過。這個決定自然受到了很多人的反對。
2003年2月1號，“哥倫比亞”號航天飛機爆炸，當(dāng)時美國政府取消了所有空間飛行和空間站上的實驗。“我和許多人認(rèn)為這個決定是錯誤的，做空間站的目的是要做科學(xué)實驗。沒有科學(xué)實驗，就沒什么意義了?！倍≌刂姓f。經(jīng)多方協(xié)商，美國政府同意專門為AMS實驗增加一班航天飛機，將AMS送往國際空間站。2011年5月16日，搭載AMS的“奮進號”航天飛機起飛，重量為2008噸。
“實驗是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，理論如果沒有實驗的證明，是沒有意義的。當(dāng)實驗推翻了理論后，才可能創(chuàng)建新的理論。過去400年，我們對物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的了解，大都來自實驗物理?！倍≌刂姓f。
丁肇中的大多數(shù)實驗，都受到很多人反對，理由是，實驗沒有物理意義，實驗極其困難，不可能成功。而事實上，他領(lǐng)銜的每個實驗，都發(fā)展了新的儀器，使得實驗成功。而實驗的結(jié)果，也改變了人們對宇宙的認(rèn)知。
87歲的丁肇中依然在工作?！癆MS一直都在收集數(shù)據(jù)，我?guī)缀趺刻烀啃r，都在觀察數(shù)據(jù)。我和組員有個約定，如果有重要的事情發(fā)生，不管是什么一定都要第一時間告訴我。”
【一整張PPT的致謝】
“1977年8月，鄧小平建議每年派10位科學(xué)家參加我的工作。從那時至今，中國科學(xué)家參加我的團隊，并作出了世界公認(rèn)的貢獻?！?丁肇中回顧了半個世紀(jì)以來和中國科學(xué)家的合作。
第一次合作，是在德國PETRA正負(fù)電子對撞機上的MARK-J實驗，這是對電弱理論最早的實驗驗證。1979年9月2日，美國《紐約時報》頭版報道了該實驗發(fā)現(xiàn)膠子的消息，文中有一段說：“27名中國科學(xué)家參加了這次實驗，在有關(guān)核粒子的國際合作研究項目史上，這是第一次，也是中國的一大貢獻?！睌?shù)日后，《人民日報》也報道了膠子的發(fā)現(xiàn)。
第二次合作，是從1982年到2003年在歐洲核子中心對撞加速器上進行的L3實驗。對撞時的溫度是太陽表面溫度的4000億倍，這也是宇宙誕生最初1000億億分之一秒時的溫度。L3實驗的目標(biāo)是要尋找宇宙中最基本的粒子，實驗問題包括有多少種電子，電子有多大等。
L3是首次由美國、蘇聯(lián)、中國、歐洲等19個國家和地區(qū)的600多名科學(xué)家，共同參加的大型國際合作實驗。中國的主要貢獻來自中科院上海硅酸鹽所嚴(yán)東生院士團隊生產(chǎn)的BGO晶體。透明的BGO晶體，密度和鋼相同，當(dāng)時世界年產(chǎn)量只有4千克，但實驗需要12噸。這個問題被上海硅酸鹽所解決了。此外，中科院高能物理研究所陳和生、王貽芳等人對實驗數(shù)據(jù)分析作出了重要貢獻。
說到這里，丁肇中的演講PPT正好是年輕時的王貽芳院士和蔡旭東博士站在偌大的L3探測器上的舊照，觀眾一看笑出了聲。
L3實驗在20年內(nèi)共發(fā)表了300篇文章，有300人獲得博士學(xué)位?！犊茖W(xué)美國人》曾用雜志封面文章專門介紹了L3實驗。實驗有許多重要的發(fā)現(xiàn)，包括宇宙中有三種不同的電子、三種不同的中微子和六種不同的夸克；電子和夸克都是沒有體積的，電子的半徑小于10的負(fù)17次方厘米。
與中國科學(xué)家的第三次合作是國際空間站上的阿爾法磁譜儀（AMS）實驗，也是現(xiàn)在正在進行的實驗。中科院高能所是AMS發(fā)起團隊之一。
丁肇中特地用了一整張PPT來感謝中國科學(xué)家在AMS上作出的貢獻，上面列出了許多科學(xué)家的名字。特別是永磁體的研制，是首個太空大型磁體。
談及與中國科學(xué)家合作半個世紀(jì)的體會，丁肇中說，中國有很多世界一流的實驗物理學(xué)家。他們有想象力，有發(fā)展新技術(shù)及領(lǐng)導(dǎo)國際合作的經(jīng)驗和能力。他們可以主持最前沿的實驗物理，繼續(xù)為人類知識作出重要貢獻。
引自上觀新聞2023.5.17版 原地址：https://www.shobserver.com/staticsg/res/html/web/newsDetail.html?id=613187
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