东南大学助丁肇中找到暗物质存在的新证据

国外科学家绘制的宇宙暗物质 资料图片

　　近日，诺贝尔物理学奖得主、美籍华人科学家丁肇中教授主持的阿尔法磁谱仪实验项目（以下简称“AMS”）证明，暗物质存在实验的6个有关特征中，已有5个得到确认，相关研究论文发表在最新版的美国《物理评论快报》上。

　　昨天，现代快报记者从东南大学获悉，该校计算机科学与工程学院院长罗军舟教授领衔的团队，在捕捉暗物质影子的AMS项目中，完成了全球一半以上的数据处理量，相当于500万部电影和30个中国国家图书馆的信息存储量。

　　通讯员 吴婵 现代快报记者 金凤 综合新华社

　　最新成果是什么？

　　暗物质的6个特征找到了5个

　　北京时间9月18日，诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中领导的阿尔法磁谱仪项目，在欧洲核子研究中心公布了最新研究成果，进一步显示暗物质可能存在。这一成果发表在最新一期美国《物理评论快报》上，再次让世界轰动。

　　据了解，丁肇中主持的AMS实验通过收集宇宙射线，依靠云计算和大数据处理，来寻找暗物质留下的证据，其中一个重要的线索就是正电子，而捕捉这个线索的就是AMS。

　　AMS迄今已运行40多个月，共搜集了540亿个宇宙射线数据。它从410亿个宇宙射线数据中捕捉到1000万个电子和正电子。

　　东南大学计算机科学与工程学院院长罗军舟领衔的技术团队2002年与丁肇中合作，昨天，该院副教授东方告诉现代快报记者，恒星爆炸或其他天文现象会产生宇宙射线，这些射线穿越宇宙空间，最终抵达地球，宇宙射线由带电粒子组成，不过这些粒子中很多都会在大气层中被吸收，无法进行地面研究，但在大气层外部，AMS将有能力对这些粒子进行筛选，寻找反物质和暗物质。

　　“粒子进入AMS后，逐层的探测器将测量粒子的质量、能量、速度，还会测量粒子的入射方向和穿越轨迹。”东方说，暗物质的碰撞会产生正电子，如果能捕捉到正电子，就可以印证暗物质的存在。为验明暗物质的“真身”，科学家构建了一个理论模型，其中，暗物质有6个特征。

　　18日晚,丁肇中对记者表示，暗物质碰撞产生过量正电子有6个特征，其中开始点、上升速率、最高点等5个特征都已被阿尔法磁谱仪测量到，最后1个特征就是测量正电子产生率会不会突然下降。“是不是暗物质？要看最后一个结果。”

　　东大有什么贡献？

　　东大完成了一半多的数据分析量

　　从410亿个宇宙射线数据中，捕捉1000多万个电子和正电子，这项比淘金还难的数据分析，是怎么完成的？

　　东方介绍，AMS探测器于2011年研究成功，并于当年5月16日发射成功，从此在国际空间站运转。2011年5月19日以来，国际空间站将数据源源不断传输到地球上，进行数据分析。

　　2002年开始，东南大学作为中国大陆第一所参与AMS项目的高校与丁肇中教授合作，包括参与AMS探测器的合作研制和建立东南大学AMS-02数据处理和分析中心。

　　东方说，自2011年5月AMS探测器升空以来，目前已累计接收到来自国际空间站的数据107TB，未来十年的实验数据总量将达到4PB。

　　“AMS实验大致可以分为对于原始数据的数据重建和仿真数据的生成，我们完成整个AMS数据分析量在一半以上。”东方说。

　　东南大学计算机科学与工程学院院长罗军舟教授介绍，截至目前，东南大学AMS-SOC在第一轮和第二轮实验中，处理和分析的数据总量超过556TB，累计贡献超过85万CPU小时，在AMS-02全球六个地区（中国、德国、意大利、西班牙、法国、中国台湾）数据处理中心排行第一。

　　这556TB相当于多大的数量级呢？东方打了个比方，如果按照1部电影约1G的容量来计算的话，556TB相当于处理了50多万部电影的数据，拥有30个中国国家图书馆信息存储量。

　　东方说，从2002年与丁肇中团队合作后，至今，东大已经先后有约15位师生参与AMS项目，主要为云计算提供关键技术支撑，并利用云计算和大数据技术助力AMS以给出暗物质的有力证据。“目前，我们正在数据处理和分析中心进行扩容。”

　　科普一下

　　什么是暗物质？

　　暗物质是宇宙中看不见的物质。现在我们看到的天体，要么发光，如太阳，要么反光，如月亮，但有迹象表明，宇宙中还存在大量人们看不见的物质。它们不发出可见光或其他电磁波，用天文望远镜观测不到。但它们能够产生万有引力，对可见的物质产生作用。

　　迄今的研究和分析表明，暗物质在宇宙中所占的份额远远超过目前人类可以看到的物质。宇宙中最重要的成分是暗物质和暗能量，暗物质占宇宙25%，暗能量占70%，我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。

　　探测暗物质有何意义？

　　暗物质被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题。目前，暗物质的存在已经被人们普遍接受。人们认为暗物质促成了宇宙结构的形成，如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星，更谈不上今天的人类了。探测和研究暗物质很可能导致物理学界新的革命。

　　如何探测？

　　暗物质的探测方法主要分为直接探测法和间接探测法。阿尔法磁谱仪项目则属于后者。

　　阿尔法磁谱仪项目实际上是一个大型粒子物理实验，首要目的是寻找宇宙中的暗物质及其起源。暗物质碰撞会产生额外的正电子，这些正电子的特征会被阿尔法磁谱仪精确地测量到。