宇宙观测“新大门”如何开启 ——丁肇中和阿尔法磁谱仪的故事 ①无所不在又无迹可寻的暗物质粒子，似乎正从理论预言走向现实。北京时间昨天凌晨，诺奖得主丁肇中率领的团队首次公布了观测宇宙射线18个月后得出的结论，其与暗物质粒子模型相当吻合。成果虽有待进一步完善和验证，但无疑点燃了学界对破解暗物质之谜的热情和信心。 ②这个堪称人类最昂贵实验的支点，就是阿尔法磁谱仪（AMS），它让人类首次打开了一扇从太空观测宇宙射线的大门。 赶赴太空探测粒子 ③数百年来，人类观测宇宙主要是借助望远镜搜集远方传来的光。但暗物质不发光，要了解它就得另辟蹊径。 ④除了光子，宇宙中飞行着大量高能粒子（即“宇宙射线”）。但与光子不同，这些粒子带电、有质量，穿透大气层时很容易发生反应，变成次生粒子，其种类、性质等都发生变化。要直接从宇宙射线中搜集原始的信息，就必须避开大气层。阿尔法磁谱仪就是一台直接在太空中运行的高能粒子探测器。 ⑤阿尔法磁谱仪重7吨，能耗2500瓦，主体是直径1.3米、高0.8米的空心圆柱体，中央有强大的人造磁场，外围布置着各种高精度探测器。根据电磁原理，带正电和负电的粒子通过磁场后，会朝不同方向偏转，这就能区分并获得宇宙中各类高能粒子的参数。 ⑥但要把大型磁铁送入太空并不容易。若没有特殊技术，磁体会把飞行器变成指南针，在地磁场的作用下，航天飞机、空间站很容易失控。过去40年，虽有人也想过在太空架设磁谱仪，但一直没有成功。 中国智慧解决难题 ⑦丁肇中团队荟萃了16个国家的数百名研究人员。在许多场合，他都表达了对“中国智慧”和中国研究者的感谢。 ⑧丁肇中最感谢的，应该是帮他解决将强磁体送入太空难题的中科院电工所、中科院高能所、中国运载火箭技术研究院等中国科研机构。中国科学院电工所提供的阿尔法磁谱仪核心磁体，采用了独特的磁路设计，重量轻、无漏磁，而且非常可靠。 ⑨这块磁体由4000块小磁铁组成，丁肇中曾做过破坏性试验，防止在极端情况下有磁体飞出，击穿飞行器从而酿成大祸，结果让他非常放心。磁体最终顺利通过了美国国家航空航天局严格的安全审查，成为人类送入宇宙的第一块大型磁体。 为防犯错近乎苛刻 ⑩由于阿尔法磁谱仪独一无二的地位，它的数据、衍生的结论难以被第三方验证。因此，丁肇中对“不出错”的要求近乎苛刻：“我想今后50年里也不可能有人再做这么大、这么困难的实验了。” 11阿尔法磁谱仪的很多部件，都做了10到20个，然后选出最好的一个。升空后，丁肇中每天都召集会议，分析仪器运行，研究如何减少误差。他将数据分析团队分成两个小组，互不通气，独立拿出自己的结论，用这种特殊机制保证结果的可信度。 12丁肇中说，做实验要有自信，但这是一种战略上的自信，实际操作中，他要求所有人对任何仪器都报以怀疑，以此保持足够的谨慎。在首篇论文发表之际，丁肇中仍对外强调保持冷静和耐心。他说，搞清目前发现的正电子的来源，可能还需要一段时间。研究者必须抛弃偏见，秉持开放的态度。他说，项目才“刚刚开始”，目前收集到的数据是阿尔法磁谱仪预期收集数据的10%左右，还有很多未知等待探测。 （选自《文汇报》2013年4月5日期，略有改动） 小题1:丁肇中说“我想今后50年里也不可能有人再做这么大、这么困难的实验了”。联系全文，归纳这个实验“这么大、这么困难”具体指哪些？（5分） 小题2:说说文中画线句中划线部分的作用。（4分） （1）无所不在又无迹可寻的暗物质粒子，似乎正从理论预言走向现实。 （2）磁体最终顺利通过了美国国家航空航天局严格的安全审查 小题3:下面一段话作为一个独立段落，你觉得放在文中什么位置比较合适？说说理由。（5分） 此外，山东大学的热控制系统、东南大学的计算机系统、中山大学的冷却系统等，都为整个项目作出了重大贡献。 应放在： 理 由： 小题4:阅读下面的材料，你发现丁肇中和伽利略有哪些相似之处？（4分） 基于长期的经验，我似乎发现，人们在认识事物时处于这种境地：知识愈浅薄的人，愈想夸夸其谈；相反知识丰富倒使人在判断某些事物时，变得非常优柔寡断。 （《我们的知识是有限的》伽利略） 教学之余，伽利略更忙于实验。他说，他的目的是重新检验亚里土多德有关科学的学说，而不是把这些学说当做福音真理来接受。他发现真理的道路，不是靠背诵亚里士多德的著作，而是通过学习“大自然这本宝书”。 （《斜塔上的实验》亨利?托马斯等） |