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丁肇中團隊 發現組成宇宙暗物質

自由時報/ 2013.04.05 00:00
〔國際新聞中心/綜合報導〕經過多年研究,一九七六年諾貝爾物理學獎得主、台灣中央研究院士丁肇中主持的研究團隊,三日宣布透過國際太空站上的大型磁譜儀發現大量正電子。這些正電子可能來自學界持續尋找、組成部分宇宙的「暗物質」,不僅有可能解答物理學大謎團,也將為多種新研究鋪路,對物理學發展意義重大。

物理大謎團 答案呼之欲出

難以捉摸的暗物質據信是約四分之一宇宙的組成物質,以近球體狀的暗物質暈環繞星系。人類已知的宇宙構成物僅占全部的四%左右,而暗物質幾乎是已知物質的六倍。雖然長久以來學界認為暗物質確實存在,但傳統模型無法解釋,科學家也從未找到,只透過它們與可見物質的相互作用間接觀測過。

不過暗物質捉摸不定的情況,可能隨著「阿爾法反物質太空磁譜儀 」(Alpha Magnetic Spectrometer, AMS)蒐集的資料出爐而改變。十六國團隊耗資二十五億美元建造的「阿爾法反物質太空磁譜儀 」,二○一一年由「奮進號」(Endeavour)太空梭搭載進入太空,安裝在國際太空站上,是至今送往太空敏感度最高的粒子物理光譜儀。

目前任教於麻省理工學院(MIT)的丁肇中教授,三日在歐洲核子研究中心(CERN)日內瓦研討會上告訴滿場與會者說,「阿爾法反物質太空磁譜儀」是透過研究宇宙射線尋找暗物質。由於宇宙射線會與大氣相互作用,磁譜儀在它們相互作用前先加以研究,結果在目前研究的兩百五十億次宇宙射線事件中,有六百八十萬次辨識出電子及它們的反物質對應物「正電子」。

暗物質碰撞會產生額外的正電子,根據也參與研究的中國山東大學數據,二○一一年五月至一二年間,「阿爾法反物質太空磁譜儀」在實際運轉中探測到超過四十萬個正電子;實驗結果還表明,正電子比分能譜並未隨時間改變,同時高能正電子不是來自空間某個特定的方向,這些特徵都是新物理現象的論據,延伸到更高能量層面的研究之後,就能確定這些正電子是來自暗物質粒子的碰撞,還是銀河系中的脈衝星。

物理學家表示,如果證明發現暗物質,科學家的研究將可邁入未知領域,包括可研究所謂的「超對稱性理論」,也就是認為目前已知十七種基本物質粒子,應該都擁有有重量的「影子」載力粒子,而每個載力粒子應該擁有有重量的「影子」物質粒子;其他科學家、特別是試著探究宇宙大爆炸以前的宇宙學家,認為暗物質的發現或能提供新線索,透露我們的宇宙是單一個體,還是許許多多宇宙中的其中一個。

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