中國(guó)永磁體再次“出征”大宇宙 尋找反物質(zhì)
新華網(wǎng)北京5月16日電(記者 余曉潔)16日,幾經(jīng)推遲之后,高精度粒子探測(cè)器——“阿爾法磁譜儀2(AMS–02)”搭乘美國(guó)“奮進(jìn)號(hào)”航天飛機(jī)的“絕唱之旅”,駛?cè)脲居。未?lái)10年或更長(zhǎng)時(shí)間里,它將在國(guó)際空間站運(yùn)行,尋找反物質(zhì)和暗物質(zhì),探索宇宙的起源及其構(gòu)成。
“鮮為人知的是,它體內(nèi)有一顆強(qiáng)大的‘中國(guó)心’——一塊‘MADE IN CHINA’、內(nèi)徑約1.2米、重約2.6噸、中心磁場(chǎng)強(qiáng)度1370高斯的環(huán)形巨大永磁鐵!敝锌圃焊吣芪锢硌芯克L(zhǎng)、中科院院士陳和生接受新華社記者專(zhuān)訪時(shí)說(shuō)。
“阿爾法磁譜儀”實(shí)驗(yàn)是一個(gè)大型國(guó)際合作科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。由諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、華裔美國(guó)科學(xué)家丁肇中教授領(lǐng)導(dǎo),美國(guó)、中國(guó)、德國(guó)等16個(gè)國(guó)家和地區(qū)的數(shù)百名研究人員參與其中。陳和生是這個(gè)團(tuán)隊(duì)首批科學(xué)家和主要成員之一。
反物質(zhì)和暗物質(zhì)是兩種“神秘”物質(zhì)。從理論上講,它們應(yīng)當(dāng)存在,但現(xiàn)實(shí)中還沒(méi)有找到證明它們存在的真憑實(shí)據(jù)。“宇宙是最終的實(shí)驗(yàn)室!倍≌刂性4月底發(fā)表的公報(bào)中表示。
“要分辨物質(zhì)與反物質(zhì),就得想辦法測(cè)量粒子帶正電還是負(fù)電。這就需要把一個(gè)巨大的磁鐵送到太空中去。如果使用常規(guī)磁鐵,到處彌漫磁場(chǎng)根本無(wú)法在太空中運(yùn)行!标惡蜕f(shuō)。
1998年6月,“阿爾法磁譜儀1(AMS–01)”搭載美國(guó)“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)首次進(jìn)入太空,成為人類(lèi)送入宇宙空間的第一個(gè)大型磁譜儀。當(dāng)時(shí),陳和生在佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心親歷了那次為期10天的實(shí)驗(yàn)。
“這10天里,中國(guó)永磁體經(jīng)受住了考驗(yàn),工作正常。時(shí)隔13年后的今天,它再次‘披甲上陣’,到國(guó)際空間站做長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn),幫助AMS–02‘捕捉’神秘的反物質(zhì)和暗物質(zhì)!闭勂餉MS–02最核心部件——中國(guó)造永磁體,陳和生無(wú)比自豪。
丁肇中曾多次坦言,磁譜儀項(xiàng)目是他40多年科研生涯中遇到的“難度最大”的實(shí)驗(yàn),甚至比當(dāng)初為他贏得諾獎(jiǎng)的J粒子實(shí)驗(yàn)還要“困難得多”。
“最大的挑戰(zhàn)就是要將大型磁鐵放入太空!倍≌刂姓f(shuō)。美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)對(duì)磁鐵的負(fù)載安全要求極高。一是要降低漏磁,避免干擾航天飛機(jī)和空間站其他儀器的工作。二是磁二極矩必須極小,以免磁譜儀在地球磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
按照慣例,NASA對(duì)搭載大型設(shè)備需做三次安全評(píng)估,而中國(guó)制造的釹鐵硼磁鐵只做了兩次就順利“闖關(guān)”。業(yè)內(nèi)人士說(shuō),這在NASA檢驗(yàn)史上還是第一次。
這塊強(qiáng)大的“中國(guó)心”到底神奇在哪里?
“中科院電工研究所、高能所和中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院的科學(xué)家們通力合作,選擇新型高磁能積釹鐵硼材料,采用獨(dú)特的‘魔環(huán)’結(jié)構(gòu)磁路設(shè)計(jì),64個(gè)磁化方向連續(xù)變化的永磁條安裝其中。這種結(jié)構(gòu)使永磁體磁場(chǎng)約束在AMS磁體內(nèi)部,漏磁和磁二極矩比NASA的要求小了一個(gè)數(shù)量級(jí)。”陳和生說(shuō)。
不久前,AMS–02曾進(jìn)行模擬空間測(cè)試?茖W(xué)家根據(jù)測(cè)試結(jié)果決定,沿用曾服役AMS–01的中國(guó)永磁體,它可以使磁譜儀使用壽命長(zhǎng)達(dá)18到20年。
此外,AMS-02在AMS-01的基礎(chǔ)上增加了若干新的子探測(cè)器。其中,中科院高能物理研究所與中國(guó)航天科技集團(tuán)公司的專(zhuān)家和意大利、法國(guó)同行共同研制出作為探測(cè)器關(guān)鍵部分的電磁量能器。
“電磁量能器能精確測(cè)量光子和電子的能量,并排除宇宙線質(zhì)子的本底,對(duì)探測(cè)的暗物質(zhì)粒子十分關(guān)鍵!标惡蜕f(shuō)。
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