“實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論預(yù)測(cè)不符合，沒有什么可說的，理論是錯(cuò)誤的。所以，我們對(duì)宇宙線的來源有了新的認(rèn)識(shí)。”丁肇中列舉了AMS20項(xiàng)左右的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，多個(gè)推翻了物理界幾十年來傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型。

在日內(nèi)瓦當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月8日，作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，丁肇中在歐洲核子中心公布了“阿爾法磁譜儀2”升空五年后的“成績單”。

9天后，丁肇中現(xiàn)身復(fù)旦大學(xué)，再次報(bào)告“五年成績單”。現(xiàn)場(chǎng)，座無虛席，每個(gè)過道里都席地坐滿了學(xué)生。在報(bào)告開始前1小時(shí)，報(bào)告廳的兩個(gè)大門前已經(jīng)排起了長龍。

阿爾法磁譜儀。來源：美國宇航局AMS網(wǎng)站

阿爾法磁譜儀是首個(gè)在太空中進(jìn)行的大型精密物理實(shí)驗(yàn)，由16個(gè)國家、56個(gè)研究機(jī)構(gòu)的科研人員合作。

一項(xiàng)太空中的大型物理實(shí)驗(yàn)耗資巨大。據(jù)《自然》雜志報(bào)道，阿爾法磁譜儀的造價(jià)約為20億美元。在還未開建前，有漫畫調(diào)侃阿爾法磁譜儀的造價(jià)：“我們剛剛才了解，把錢直接送到天上，也比制造AMS便宜”。提到AMS制造費(fèi)用的問題，丁肇中說：“做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，第一你不能討論的是要多少錢”。

美國宇航局曾因?yàn)樵靸r(jià)太高而猶豫不決，但在丁肇中的說服下，2008年，美國參議院和眾議院全體通過相關(guān)法律，要求美國政府為AMS增加一班航天飛機(jī)。

搭載航天飛機(jī)上天后，阿爾法磁譜儀固定在國際空間站上。國際空間站長109米，重420噸，距離地面400公里，每93分鐘繞地球一周。截至目前，阿爾法磁譜儀已經(jīng)晝夜不休地工作5年多，測(cè)試了超過900億個(gè)宇宙射線事件。

發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)和反物質(zhì)是AMS實(shí)驗(yàn)的兩大科學(xué)目標(biāo)，也是物理學(xué)家目前尚未掌握的兩大科學(xué)謎題。

丁肇中介紹，AMS測(cè)試到的正電子和反質(zhì)子實(shí)驗(yàn)結(jié)果和暗物質(zhì)的理論都相符合，但是要完全證明、找到暗物質(zhì)還需要等到2024年，排除來自脈沖星的可能。在反物質(zhì)上，AMS探測(cè)到幾個(gè)電荷為-2、質(zhì)量和氦3類似的事例，可能是反物質(zhì)存在的證據(jù)，但仍需幾年時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)證和分析。

為什么要做阿爾法磁譜儀實(shí)驗(yàn)？丁肇中進(jìn)行了詳細(xì)的解釋：“在宇宙中只有兩種宇宙線在空間中穿行，一種是中性粒子宇宙線，也就是光和中微子，可以通過衛(wèi)星和地面實(shí)驗(yàn)室來測(cè)量。還有一種是帶電粒子宇宙線，因?yàn)閹щ娝杂匈|(zhì)量，穿過地球大氣層（相當(dāng)于10米的水）時(shí)，就被吸收了。所以在地面上，不能測(cè)量帶電宇宙線的電荷、質(zhì)量和特性。AMS是在太空中直接測(cè)量帶電宇宙線特性的實(shí)驗(yàn)。”

從1994年丁肇中有了AMS的設(shè)想，到2011年AMS最終由美國宇航局“奮進(jìn)號(hào)”航天飛機(jī)運(yùn)載至國際空間站，AMS的落地實(shí)施整整耗去17年。

研發(fā)出AMS是破零的過程。不管是它的穿越輻射探測(cè)器、硅微條探測(cè)器、電磁能量探測(cè)器，還是磁鐵、飛機(jī)時(shí)間計(jì)數(shù)器、環(huán)形切倫科夫計(jì)數(shù)器，無一不是“前無古人”的新技術(shù)。

“我們組沒有一個(gè)人做過天上的實(shí)驗(yàn)。所以很多人認(rèn)為我們是絕對(duì)不會(huì)成功的。” 順利進(jìn)行AMS實(shí)驗(yàn)至今，回頭來看，丁肇中覺得：“經(jīng)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家來說意義不大。”

時(shí)隔5年，丁肇中記得很清楚AMS上天前自己所經(jīng)歷的緊張。“臨起飛前幾天，我要求所有人讓我單獨(dú)想一想。因?yàn)橛?6個(gè)國家一起做，每個(gè)儀器都決定了參數(shù)。我再想一想，到底有沒有什么錯(cuò)誤。有錯(cuò)誤的話，再困難也不能讓它起飛。因?yàn)槠痫w之后就沒有辦法了。”丁肇中展示了一張對(duì)他來說很重要的照片。這張照片攝于2011年5月阿爾法磁譜儀搭乘 “奮進(jìn)號(hào)”上天前，丁肇中穿著實(shí)驗(yàn)服，坐在阿爾法磁譜儀旁邊。

“我還記得很清楚，在那坐了4個(gè)鐘頭，沒有想出錯(cuò)誤來，我就離開了。離開的時(shí)候，我還記得全身是非常非常……因?yàn)榇_實(shí)是很緊張。”丁肇中回憶說。令他欣慰的是，AMS順利上天，和國際空間站成功對(duì)接，“沒有任何錯(cuò)誤”。

阿爾法磁譜儀測(cè)量的精確度是1%，這比當(dāng)時(shí)美國宇航局的要求高一個(gè)數(shù)量級(jí)。丁肇中介紹，這樣的精度在粒子物理實(shí)驗(yàn)上很難做到，在太空中更困難。“但我意識(shí)到未來二三十年都不太可能再放一個(gè)大磁譜儀到天上。”丁肇中說，“誤差到1%時(shí)，每個(gè)人的判斷力是不一樣的。”

為了讓這份也許二三十年內(nèi)都無法改變的數(shù)據(jù)得到盡可能精確的判斷，測(cè)試結(jié)果出來后，每周五早上11點(diǎn)，來自德國、西班牙、意大利、美國的四個(gè)組會(huì)聚在辦公室討論，分析不同的意見。

“我個(gè)人認(rèn)為，AMS最重要的結(jié)果是，探索到自然界中存在的、但我們無法想象的、前所未有的現(xiàn)象。”丁肇中說。這些無法想象的“未知”將可能幫助我們破解物質(zhì)世界的謎題，知曉宇宙誕生之初的故事。