新研究證明暗物質(zhì)確實(shí)存在

近日，諾貝爾物理學(xué)獎得主、美籍華人科學(xué)家丁肇中教授主持的阿爾法磁譜儀實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以下簡稱“AMS”）證明，暗物質(zhì)存在實(shí)驗(yàn)的6個有關(guān)特征中，已有5個得到確認(rèn)，相關(guān)研究論文發(fā)表在最新版的美國《物理評論快報(bào)》上。

昨天，現(xiàn)代快報(bào)記者從東南大學(xué)獲悉，該校計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院院長羅軍舟教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，在捕捉暗物質(zhì)影子的AMS項(xiàng)目中，完成了全球一半以上的數(shù)據(jù)處理量，相當(dāng)于500萬部電影和30個中國國家圖書館的信息存儲量。

最新成果是什么？

暗物質(zhì)的6個特征找到了5個

北京時間9月18日，諾貝爾獎得主、美籍華人物理學(xué)家丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的阿爾法磁譜儀項(xiàng)目，在歐洲核子研究中心公布了最新研究成果，進(jìn)一步顯示暗物質(zhì)可能存在。這一成果發(fā)表在最新一期美國《物理評論快報(bào)》上，再次讓世界轟動。

據(jù)了解，丁肇中主持的AMS實(shí)驗(yàn)通過收集宇宙射線，依靠云計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理，來尋找暗物質(zhì)留下的證據(jù)，其中一個重要的線索就是正電子，而捕捉這個線索的就是AMS.

AMS迄今已運(yùn)行40多個月，共搜集了540億個宇宙射線數(shù)據(jù)。它從410億個宇宙射線數(shù)據(jù)中捕捉到1000萬個電子和正電子。

東南大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院院長羅軍舟領(lǐng)銜的技術(shù)團(tuán)隊(duì)2002年與丁肇中合作，昨天，該院副教授東方告訴現(xiàn)代快報(bào)記者，恒星爆炸或其他天文現(xiàn)象會產(chǎn)生宇宙射線，這些射線穿越宇宙空間，最終抵達(dá)地球，宇宙射線由帶電粒子組成，不過這些粒子中很多都會在大氣層中被吸收，無法進(jìn)行地面研究，但在大氣層外部，AMS將有能力對這些粒子進(jìn)行篩選，尋找反物質(zhì)和暗物質(zhì)。

“粒子進(jìn)入AMS后，逐層的探測器將測量粒子的質(zhì)量、能量、速度，還會測量粒子的入射方向和穿越軌跡。”東方說，暗物質(zhì)的碰撞會產(chǎn)生正電子，如果能捕捉到正電子，就可以印證暗物質(zhì)的存在。為驗(yàn)明暗物質(zhì)的“真身”,科學(xué)家構(gòu)建了一個理論模型，其中，暗物質(zhì)有6個特征。

18日晚，丁肇中對記者表示，暗物質(zhì)碰撞產(chǎn)生過量正電子有6個特征，其中開始點(diǎn)、上升速率、最高點(diǎn)等5個特征都已被阿爾法磁譜儀測量到，最后1個特征就是測量正電子產(chǎn)生率會不會突然下降。“是不是暗物質(zhì)？要看最后一個結(jié)果。”

東大有什么貢獻(xiàn)？

東大完成了一半多的數(shù)據(jù)分析量

從410億個宇宙射線數(shù)據(jù)中，捕捉1000多萬個電子和正電子，這項(xiàng)比淘金還難的數(shù)據(jù)分析，是怎么完成的？

東方介紹，AMS探測器于2011年研究成功，并于當(dāng)年5月16日發(fā)射成功，從此在國際空間站運(yùn)轉(zhuǎn)。2011年5月19日以來，國際空間站將數(shù)據(jù)源源不斷傳輸?shù)降厍蛏希M(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2002年開始，東南大學(xué)作為中國大陸第一所參與AMS項(xiàng)目的高校與丁肇中教授合作，包括參與AMS探測器的合作研制和建立東南大學(xué)AMS-02數(shù)據(jù)處理和分析中心。

東方說，自2011年5月AMS探測器升空以來，目前已累計(jì)接收到來自國際空間站的數(shù)據(jù)107TB,未來十年的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總量將達(dá)到4PB.

“AMS實(shí)驗(yàn)大致可以分為對于原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)重建和仿真數(shù)據(jù)的生成，我們完成整個AMS數(shù)據(jù)分析量在一半以上。”東方說。

東南大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院院長羅軍舟教授介紹，截至目前，東南大學(xué)AMS-SOC在第一輪和第二輪實(shí)驗(yàn)中，處理和分析的數(shù)據(jù)總量超過556TB,累計(jì)貢獻(xiàn)超過85萬CPU小時，在AMS-02全球六個地區(qū)（中國、德國、意大利、西班牙、法國、中國臺灣）數(shù)據(jù)處理中心排行第一。

這556TB相當(dāng)于多大的數(shù)量級呢？東方打了個比方，如果按照1部電影約1G的容量來計(jì)算的話，556TB相當(dāng)于處理了50多萬部電影的數(shù)據(jù)，擁有30個中國國家圖書館信息存儲量。

東方說，從2002年與丁肇中團(tuán)隊(duì)合作后，至今，東大已經(jīng)先后有約15位師生參與AMS項(xiàng)目，主要為云計(jì)算提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，并利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)助力AMS以給出暗物質(zhì)的有力證據(jù)。“目前，我們正在數(shù)據(jù)處理和分析中心進(jìn)行擴(kuò)容。”

科普一下

什么是暗物質(zhì)？

暗物質(zhì)是宇宙中看不見的物質(zhì)。現(xiàn)在我們看到的天體，要么發(fā)光，如太陽，要么反光，如月亮，但有跡象表明，宇宙中還存在大量人們看不見的物質(zhì)。它們不發(fā)出可見光或其他電磁波，用天文望遠(yuǎn)鏡觀測不到。但它們能夠產(chǎn)生萬有引力，對可見的物質(zhì)產(chǎn)生作用。

迄今的研究和分析表明，暗物質(zhì)在宇宙中所占的份額遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前人類可以看到的物質(zhì)。宇宙中最重要的成分是暗物質(zhì)和暗能量，暗物質(zhì)占宇宙25%,暗能量占70%,我們通常所觀測到的普通物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量的5%.

探測暗物質(zhì)有何意義？

暗物質(zhì)被認(rèn)為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的課題。目前，暗物質(zhì)的存在已經(jīng)被人們普遍接受。人們認(rèn)為暗物質(zhì)促成了宇宙結(jié)構(gòu)的形成，如果沒有暗物質(zhì)就不會形成星系、恒星和行星，更談不上今天的人類了。探測和研究暗物質(zhì)很可能導(dǎo)致物理學(xué)界新的革命。

如何探測？

暗物質(zhì)的探測方法主要分為直接探測法和間接探測法。阿爾法磁譜儀項(xiàng)目則屬于后者。

阿爾法磁譜儀項(xiàng)目實(shí)際上是一個大型粒子物理實(shí)驗(yàn)，首要目的是尋找宇宙中的暗物質(zhì)及其起源。暗物質(zhì)碰撞會產(chǎn)生額外的正電子，這些正電子的特征會被阿爾法磁譜儀精確地測量到。

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