丁肇中团队最新研究成果：发现暗物质存在新证据
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原标题：丁肇中团队最新研究成果：发现暗物质存在新证据　　18日，由诺贝尔奖得主、美籍华人物理学家丁肇中主持的阿尔法磁谱仪(AMS)项目在《物理评论快报》上发表了最新研究成果，使得人们对高能宇宙射线的本质有更深入的了解，并使暗物质存在的争议趋于明朗。 　　据了解，安装于国际空间站上的AMS已捕获分析了410亿个宇宙射线粒子，其中1090万件经辨认为电子与正电子。AMS测量了能量在5亿至5千亿电子伏特之间的“正电子分率”(即正电子数占电子与正电子总数之比例)，发现此分率在80亿电子伏特时开始快速增加，显示有新的正电子源存在。 　　正电子分率最高点出现在275±32 GeV(1GeV为十亿电子伏特)能量级处，随后更高能量的正电子分率出现下降。参与该项目的中山大学教授何振辉表示，此后正电子分率是缓慢下降还是快速断崖式下降尚有待更多的观测研究。据了解，观测过程中多出的正电子分率在百分之三的误差范围内是各向同性的，强烈显示高能量的正电子可能不是来自某些特定的方向。 　　何振辉进一步解释说，关于正电子的来源，有两种观点，一则认为来源于高密度的脉冲星，一则认为来源于暗物质，根据目前观测到的结果，除非脉冲星在宇宙间是平均分布的，否则这些正电子更可能是来源于暗物质。 　　何为暗物质？何振辉解释说，一般认为，目前我们通过肉眼和仪器可观测到的宇宙只占整个宇宙的不到5%，剩余的25%为暗物质，其余的则为暗能量。目前，科学家们正在通过多种手段证明暗物质的存在。 　　对暗物质的研究有何具体价值？何振辉表示，发现暗物质，将直接改写物理理论。很多人可不知道相对论、量子力学有何具体用处，其实生活中他们无处不在，例如手机导航的GPS，如果不借助相对论进行修正，定位不可能像现在这样准确，而所有半导体产品几乎都是在量子力学理论基础上研究而来的，所以暗物质的发现有可能直接改变人们的生活。（记者林世宁，通讯员王丽霞、蔡珊珊）
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[来源]：上海热线
上海热线讯，昨天，以中国科学家为主导的大型暗物质探测实验组PandaX在上海交通大学公布了实验组使用120公斤级液氙探测器所获得的首批数据。为了躲避宇宙射线的干扰，在地深2400米也是世界最深的四川锦屏地下实验室里，科学家们用液氙营造出一片树林，暗物质粒子就好比是兔子，一场“守株待兔”的科学实验正在展开。
据介绍，暗物质粒子可以毫不费力地穿透我们身边的一切，在普通物质比如地球中穿梭来往，几无阻拦。而在银河系里，暗物质比熟知的普通物质多了20倍以上，地球以及太阳系在这个银河系中的暗物质"雾霾"里运动，暗物质的本性之谜被普遍认为是21世纪物理和天文学中最具有挑战性的问题之一。
本世纪以来，国际上相继开展了二十多个暗物质探测实验，利用暗物质和探测器的直接碰撞来寻找暗物质。特别是近几年来，意大利DAMA/LIBRA实验，美国CoGeNT和CDMS两个实验，以及德国CRESST 实验先后宣称发现了疑似轻质量暗物质的信号。这些信号引起了科学界和公众的强烈兴趣。
就在昨天，PandaX 合作组宣布，经过自今年5月开始的一个多月时间的运行，证实该实验组设计和研制的120公斤级液氙探测器的灵敏度已经达到世界先进水平，因而能够对至今为止所有疑似暗物质探测实验所获得的数据信号进行高精度的验证。但是，PandaX合作组至今的探测尚未发现任何暗物质的事例，这个测量结果和一些其它实验所发现的轻质量暗物质疑似信号不兼容。
PandaX（熊猫计划）是"粒子和天体物理氙探测器"（Particle AND Astrophysical Xenon Detector）的英文简写。项目于2010年正式在中国开始，7月在上海交通大学完成了制冷设备、杜瓦系统内外罐、首期探测器的建造和初步调试。该实验利用在空气中提纯的惰性元素氙（Xe）作为探测媒介来寻找暗物质。该实验由上海交通大学牵头组织领导、包括中国和美国的六家研究机构和大学（山东大学、中科院上海应用物理研究所、北京大学、雅砻江流域水电开发有限公司、美国马里兰大学和美国密西根大学），共40多位研究人员参与。
在今年5月份开始的暗物质探测数据中，PandaX探测器记录了大约400万个事例，在暗物质可能产生的能区中有大约1万个事例，而在探测器最"安静"的中心——37公斤液氙中只有46个事例。通过和放射源的定标比较，这最后的46个事例全部来自于放射性本底，没有任何暗物质留下的痕迹。PandaX此次结果结合了低阈能和大曝光量两个优势，对以往实验中所有发现的疑似信号提出了强烈的质疑。
该研究成果的正式论文已被Science China Physics, Mechanics & Astronomy (《中国科学：物理学力学天文学》英文版)杂志接收发表，同时发布在高能物理文献网上(http://arxiv.org/pdf/.pdf)。 PandaX 是中国开展的首个百公斤级大型暗物质实验，它的运行结果标志着中国在暗物质探测这个前沿科学领域跨进世界先进行列。
据悉，PandaX一期建设与实验探测获得了上海交通大学985专项、国家科技部973项目、国家基金委主任基金项目，以及上海市科委重点实验室建设项目的资助，此外，也获得来自于山东大学、北京大学的经费资助。另外，一个500公斤级的探测器也正在建造中，届时，它将用于寻找理论家所预言的、更有可能是较重质量的一类暗物质粒子。
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我们是如何知道暗物质真的的存在？
[导读]&暗物质是不可见的，而且也不能被我们现有的科学仪器检测到，那么我们是如何知道它真的存在？
中国科技网3月17日报道（张微 编译）暗物质是不可见的，而且也不能被我们现有的科学仪器检测到，那么我们是如何知道它真的存在?
把宇宙想象成一个饼，这个饼的最大部分是暗能量，占比68%，这是加速宇宙膨胀的一种神秘的力量。27%是暗物质，这种神秘的物质围绕着星系而存在，并通过引力相互作用，不参与其他电磁作用。仅仅有5%是我们常见的物质，恒星、行星、气体、尘埃和人造天体。
之所以被称为暗物质，是因为它们似乎并不以任何方式与普通物质相互作用。暗物质不与普通物质发生碰撞或吸收它们的能量。我们看不到暗物质，用我们现有的任何仪器都检测不到它们。我们目前只能通过引力产生的效应得知，宇宙中有大量暗物质的存在。
现在，你可能会说，如果我们不知道这个东西是什么，我们也检测不到它。有没有可能它根本不存在，就像龙一样?当我们不知道这个东西是什么的时候，我们怎么知道暗物质真的存在。
事实上，目前我们所知道的大量事实，都证实暗物质真的存在。最早提出证据并推断暗物质存在的是荷兰科学家扬·奥尔特，在1932年他根据银河系恒星的运动提出银河系里面应该有更多的质量的想法。1933年，美国加州工学院的瑞士天文学家弗里茨·兹威基研究后发座星系团时，使用维里定理推断出其内部有看不见的物质。
20世纪60到70年代美国女天文学家薇拉·鲁宾观测星系转速时，发现星系外侧的旋转速度较牛顿引力预期的快，故推测是有数量庞大的质能拉住星系外侧组成，以使其不致因过大的离心力而脱离星系。但当时没有办法检测到暗物质，因此天文学家提出了其他一些模型。也许在如此广阔的距离上，引力并不像我们认为的那样在发挥作用。
但在过去的几年里，通过观测光线穿越宇宙的路径所受到的重力影响，天文学家们在检测暗物质方面的取得了很多进展。当光穿越暗物质存在的区域时，其路径被重力作用扭曲。这时光线的路径不是直线，光线迂回的程度取决于它经过的地方存在多少暗物质。天文学家仅凭光线迂回的路径就能在天空中绘制出暗物质的存在区域，然后反算出引起光线扭曲的暗物质的数量。
科学发展到今天，天文学家们已经发现了一些不同寻常的情况，星系和暗物质很难互动。暗物质星系没有足够的气体保持一种极度活跃的造星状态。它们只是巨型暗物质团块。天文学家甚至将暗物质当作引力透镜去观测遥远的物体。他们还不知道暗物质是什么，但他们仍可以将暗物质当作望远镜。
科学家们还从来没有捕获到暗物质粒子。欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)的下一个任务就是，制造出暗物质粒子，那就将在天文学测量和实验室产物之间建立起极大的联系。如果我们能直接在LHC中制造出暗物质粒子，那将是我们了解宇宙组成道路上的一大步。即使LHC不能真正地制造出暗物质，它也能帮助我们缩小当前理论的研究范围，有望帮助物理学家关注这个神秘物质的本质。
这就是科学工作的过程。有人注意到了一些不同寻常的东西，然后有人提出理论来解释。与现实情况最匹配的理论才是最正确的理论。我们生活在科技发达的社会里，众多的科学理论已经被证实了，如细菌、重力、进化等等。但暗物质，还是一个谜。如果我们足够幸运，那在我们有生之年一定会看到暗物质谜底揭开的那一天。
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[责任编辑：wn163]
&&&&京公网安备东南大学助丁肇中找到暗物质存在的新证据
来源：现代快报
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。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。
(责任编辑：UN652)
原标题：东南大学借“大数据”助丁肇中找到暗物质存在的新证据
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