守望宇宙 探究未知

2011年5月15日,美国"奋进"号航天飞机运载着重达7吨的宇宙射线探测器——阿尔法磁谱仪2号(AMS—02),飞抵国际空间站。这是"奋进"号的"绝唱之旅",也是放在国际空间站上惟一的大型科学实验装置。8月中旬,领导AMS项目的诺贝尔奖获得者丁肇中教授特邀请本文作者前往AMS项目的研究基地——欧洲核子研究中心(CERN)采访。丁肇中高兴地阅读了刊登介绍AMS文章的《世界科学》杂志,并向作者详细介绍这一科研项目启动17年来的艰难历程和探索的重大意义。     

太空神探——阿尔法磁谱仪

2011年5月19日,美国＂奋进＂号航天飞机宇航员完成了升空以来的首要任务——将名为＂阿尔法磁谱仪2＂的太空粒子探测器安装在国际空间站上。今后,该磁谱仪将伴随国际空间站的有生之年,持续观测太空中的反物质和暗物质。     

我所经历的5个物理实验

结合亲身经历的5个物理实验,讲解了从事科学研究的独到体会。     

国际空间站上阿尔法磁谱仪电子设备热系统的研究与设计

阿尔法磁谱仪是国际空间站上进行大型物理科学实验的仪器,包含6组精密探测仪和650个微电子处理器,主要目的是探测暗物质和反物质的存在.本文主要对阿尔法磁谱仪电子设备的热系统进行设计、模拟和分析,进行了热真空热平衡测试以及AMS在轨运行监控.对典型工况的模拟分析结果表明,电子设备的热系统能够确保所有电子设备在要求的温度范围内工作;在轨运行的启动曲线和长时间实时监测数据表明,AMS电子设备运行正常,AMS的热系统符合设计要求,能够维持电子设备在规定温度范围内工作.     

AMS-C磁谱仪试运行及调试

AMS实验是由丁肇中教授所领导的国际空间站上第一个大型物理实验，目的是寻找反物质组成的宇宙、寻找暗物质的来源和测量宇宙线的来源。AMS-C系统是AMS-01磁谱仪的地面版本，主要由硅微条探测器、飞行时间探测器和永久磁铁组成。在安装调试期间，静电感应、高压放电、电源高频脉冲、电源谐波噪声和强电磁干扰等严重影响了AMS—C系统的电子设备。通过采用良好地线、屏蔽和电源分布准则等措施，有效抑制了尖峰、浪涌等干扰，还进一步使用隔离变压器和滤波器来提高系统抗干扰能力。     

我的探索之路——访诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授

今年八月,诺贝尔奖获得者丁肇中教授再次邀请《文汇报》高级记者姚诗煌前往欧洲核子中心访问,并就阿尔法磁谱仪的实验意义、目前的探测情况、宇宙中究竟会不会存在反物质世界,以及对诺贝尔奖的评价和他自己的研究心路、对年轻科学家的建议等,与作者进行了深入的交谈。本刊特发表这篇访谈,以飨读者。●宇宙之大是难以想象的,而我们的实验是一个很大的实验,目的是将整个宇宙找一遍,一直找到接近宇宙边缘的地方,看看有没有反物质组成的宇宙。所以说,这是以前没有人做过的。     

硕果丰厚的2013物理学领域

正物理学领域在2013年取得不少影响力远远超出其物理学本身的进展。美国物理学会今年年初在其刊物《物理学》网站上公布了其评选出的2013年度最重要物理学进展。四夸克物质夸克一般为2个或3个成对,这是几乎所有的实验给出的结果。但在2013年夏季,中国的BESIII实验和日本的Belle实验分别报告称他们在高能正负电子对撞实验中检测到了由4个夸克组成的神秘粒子。尽管对这种被称作Zc(3900)的粒子的性质还有其他可能的解释,但4夸克粒子真实存在的     

阿尔法磁谱仪中环路热管旁路阀的工作特性研究

阿尔法磁谱仪（AMS-02）采用环路热管将低温冷却器的热量释放至太空.环路热管的旁路阀可以确保低温冷却器温度始终不低于运行温度下限（？20℃）.本文对阿尔法磁谱仪中环路热管旁路阀的工作特性进行了研究.结果发现,环路热管旁路阀能够按照预期成功启动,低温冷却器温度稳定,与设计值相吻合.本文还对旁路阀的3种运行模式进行了分析,发现了环路热管旁路阀设定点温度和调节点温度的漂移规律.     

新的探索,新的创举

1998年6月3日北京时间清晨6时06分,人类向宇宙之谜又一次进行了新的探索——美国“发现者”号航天飞机携带着阿尔法磁谱仪从肯尼迪发射中心顺利升空.这次探测的主要任务有三:一是探测宇宙中的反物质,二是寻找宇宙空间中的暗物质,三是测量宇宙中各种同位素的丰度.在此,我们就什么是反物质、反什么是暗物