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2010年11月22日10:39 | 中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫信 字號(hào)：T|T

丁肇中在中大演講。記者徐靜攝

我們環(huán)境中的物質(zhì)是正物質(zhì)，它由原子組成，原子由帶正電的質(zhì)子和帶負(fù)電的電子以及中性的中子組成。與此相反，由帶負(fù)電的質(zhì)子和帶正電的電子組成的物質(zhì)就是反物質(zhì)。

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者丁肇中前日做客中大諾貝爾大師系列講壇，作題為“我和中山大學(xué)合作的國(guó)際空間站上的AMS實(shí)驗(yàn)”的演講。他透露，AMS項(xiàng)目將在明年2月份升空進(jìn)入國(guó)際太空站。AMS項(xiàng)目是要在太空站上探測(cè)反物質(zhì)的磁譜儀，如果發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)，將成為“宇宙大爆炸”理論的重要支持證據(jù)。中山大學(xué)參與反物質(zhì)探測(cè)器的關(guān)鍵部位熱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。

深入太空才能探測(cè)反物質(zhì)

丁肇中受到學(xué)生最熱情的歡迎，中山大學(xué)小禮堂坐滿了慕名而來的老師學(xué)生。

丁肇中介紹，AMS（阿爾法磁譜儀）的目的主要是尋找反物質(zhì)組成的宇宙、尋找暗物質(zhì)的來源和測(cè)量宇宙線的來源。

這個(gè)項(xiàng)目的意義何在？丁肇中說，根據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)的數(shù)量應(yīng)該一樣多，那么，由反物質(zhì)組成的反宇宙在什么地方？假如它存在的話，就會(huì)發(fā)射出反氦和反碳等，這些反物質(zhì)會(huì)穿過太空而接近地球，我們應(yīng)該能夠在太空中探測(cè)到。不過，因物質(zhì)與反物質(zhì)在大氣中互相湮滅，它們不可能在地面上探測(cè)到，而只能將探測(cè)器送入太空。因?yàn)樵雍头丛泳哂邢喾吹碾姾?，所以要找反原子，必須用磁鐵來測(cè)量它在磁場(chǎng)中的軌道進(jìn)行探測(cè)。

此外，宇宙中90%的物質(zhì)是看不到的，它們叫暗物質(zhì)，AMS也希望能夠捕捉到暗物質(zhì)。

探測(cè)器對(duì)溫度變化極敏感

據(jù)介紹，AMS探測(cè)器含有5個(gè)子探測(cè)器，AMS-02計(jì)劃是國(guó)際空間站上唯一的大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)，硅微條探測(cè)器是其核心探測(cè)器。硅微條探測(cè)器是用于探測(cè)反物質(zhì)的，它可以辨別粒子是否帶電（荷），而且還能辨別帶的是正電荷還是負(fù)電荷。

不過，對(duì)于設(shè)計(jì)空間分辨率為10微米的AMS探測(cè)器來說，碳纖維架子的少許變形，就達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求。對(duì)每1.5小時(shí)繞地球一周，期間經(jīng)歷日照和陰影區(qū)的航天探測(cè)器來說，其表面溫度會(huì)大幅起落，影響內(nèi)部溫度的變化和分布，也就會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮。如果有3℃的溫度變化，探測(cè)器的空間分辨率就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；為此，軌跡探測(cè)器需要溫度分布均勻、穩(wěn)定的熱環(huán)境。

中大熱控系統(tǒng)表現(xiàn)出色

這個(gè)問題就是中山大學(xué)的團(tuán)隊(duì)解決的，它能確保探測(cè)器溫度的穩(wěn)定。中山大學(xué)負(fù)責(zé)研制的就是保證該探測(cè)器正常運(yùn)作的熱控系統(tǒng)，“沒有TTCS就沒有AMS實(shí)驗(yàn)”——這是AMS團(tuán)隊(duì)對(duì)TTCS系統(tǒng)重要性的客觀評(píng)價(jià)。TTCS系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)大學(xué)參與AMS項(xiàng)目所研制的、唯一在太空上運(yùn)行的裝置。

從2004年開始，中山大學(xué)就進(jìn)入研究階段。為了滿足上述探測(cè)器的要求，設(shè)計(jì)選用機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)的二氧化碳兩相回路，保證兩相二氧化碳流體沿程溫度一致。簡(jiǎn)單來說，這原理就如我們燒開水，水通過蒸發(fā)吸走了熱量，水溫仍保持在100攝氏度，這樣可滿足溫度均勻性好的要求和散熱要求。經(jīng)技術(shù)測(cè)試，中大的熱控系統(tǒng)可使溫度變化保持在0.04℃，遠(yuǎn)未達(dá)到3℃。據(jù)悉，中山大學(xué)先后參加該項(xiàng)目的師生共有30多人。與國(guó)際空間站對(duì)接后，AMS的數(shù)據(jù)對(duì)接也將開始。丁肇中說，他有意邀請(qǐng)中大參與對(duì)數(shù)據(jù)的分析工作。

AMS探測(cè)器明年2月升空

丁肇中透露，目前由他領(lǐng)銜的多國(guó)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究項(xiàng)目已進(jìn)入美國(guó)肯尼迪航天中心，預(yù)計(jì)明年2月由“努力號(hào)”航天飛機(jī)運(yùn)到國(guó)際太空站(ISS)。

這一項(xiàng)目讓美國(guó)、中國(guó)、俄羅斯、芬蘭、法國(guó)、德國(guó)、意大利、瑞士等國(guó)家和地區(qū)在空間領(lǐng)域進(jìn)行了首次合作，共包括60所大學(xué)和研究所，約600位科學(xué)家。中山大學(xué)是參與該項(xiàng)目的中國(guó)內(nèi)地4所高校之一，另外3所分別是東南大學(xué)、上海交通大學(xué)和山東大學(xué)。

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