引燃暗物质的普罗米修斯火种

　　———潜在的暗物质发现是空间实验科学的胜利
　　4月3日，研究人员第一次发布了阿尔法磁谱仪（AMS）的探测成果，AMS的造价为20亿美元，它是一台探测宇宙射线粒子的仪器，AMS安装在一个相当于足球场大小的国际空间站的外部，磁谱仪在太空探测到被称之为正电子的反物质粒子，它们也许是暗物质粒子的相互碰撞留下的产物。理论物理学家罗伯特·加里斯托认为，从国际空间站的磁谱仪获得的探测成果具有重要的物理学意义，加里斯托没有参与AMS项目的研究，他目前担任《物理评论通讯》杂志的编辑，AMS的研究成果被收录到新一期的杂志中。
　　无论AMS探测的数据揭示了什么成果，或预示了暗物质的存在、或预示了其它的粒子发射源，国际空间站都为科学实验搭建了＂太空实验室＂。国家空间站的造价为1000亿美元，它是一个在轨的空间实验室，站内驻扎了3到6名＂全天候＂宇航员，AMS的科学使命在于收集宇宙射线粒子，太空中的宇宙粒子非常丰富，由于地球大气层的影响，很大部分的射线被挡在地球大气层以外，我们在地球表面的观测活动受到大气层的干扰。
　　在1年半到18个月的观测活动中，AMS记录了大约300亿个宇宙射线粒子，其中包括40万个正电子，地球观测做不到太空观测的精确性，这是AMS项目的科学价值所在。大量的正电子可能与暗物质现象有关，暗物质看不见，它是一种＂隐身物质＂，它在宇宙的物质构成中占到了80%，暗物质的神秘莫测与它自身的属性有关，暗物质粒子和普通物质粒子不发生、或很少发生相互作用。它们之间的引力是个例外，人们通过暗物质和普通物质的引力作用来判断暗物质的存在。
　　根据一种主导性理论的解释，暗物质由弱相互作用的粒子组成，物理学将这种类型的暗物质粒子称之为WIMPS，大质量暗物质粒子在相互碰撞后也许能够发生湮灭作用，也许从中能够产生可以检测的信号。WIMPS粒子可能拥有粒子和反粒子＂双重性＂的特征，或它们有反物质的伙伴粒子。物质和反物质粒子的相撞能够产生湮灭现象，当两个正反的WINPS粒子发生碰撞时，同样可能产生暗物质粒子的湮灭现象，从中释放出电子和正电子。
　　建造阿尔法磁谱仪的主要动机之一是搜索WIMPS粒子的信号，无论磁谱仪对暗物质的检测有怎样的结果，科学家都以欢呼和欣喜的心情看待AMS的早期观测成果。NASA的航天飞机第一次搭载AMS的发射计划被取消，主要是由于哥伦比亚号航天飞机在2003年发生了空难，对灾难事故的调查和分析进行了很长时间，航天飞机新的发射计划被迫拖延，科学家用各种途径来说服NASA的官员，他们相信，增加一次航天飞机的发射计划很有必要，在他们坚持不懈的劝说下，NASA为退役的航天飞机安排了一次＂最后的飞行＂，2011年4月，奋进号航天飞机发射升空，它将AMS送上了国际空间站，这是航天飞机30年飞行使命中倒数第二次的飞行。
　　———造价昂贵的磁谱仪可能发现了暗物质痕迹
　　难以琢磨的暗物质不发光，人们不能用望远镜来观测它们在太空的存在，它们与普通物质相比却＂大放光彩＂，暗物质弥漫在整个宇宙，＂光彩熠熠＂的普通物质在暗物质面前显得＂黯然失色＂。AMS检测的正电子和粒子物理学一种预期相一致，正电子可能是暗物质粒子相撞后留下的产物，国际空间站搭载的AMS检测了过量的正电子，也许标示了暗物质和其它粒子源的存在。论文的共同作者、夏威夷大学的物理学家维拉尼卡·宾迪认为，从暗物质发出的正电子能够达到高于10吉电子伏特（GeV）的能级。在这之前，科学家实施了由卫星搭载的探测器（PAMELA）、或反物质和光特性天体物理学项目的研究，他们同样检测到了过量的正电子。
　　AMS检测的正电子覆盖大的能级范围，从10GeV到250GeV，在20GeV到250GeV的能级范围，科学家希望发现由暗物质湮灭作用释放的正电子，他们通常认为，随着正电子能级的提升，它们的数量将会出现很大的下降。过量的正电子似乎出现在太空的所有方向，它们不是来自单一的方向。过量的正电子可能来源于弥漫在太空的暗物质。科学家利用用AMS连续收集了680百万单位个正电子和电子的信号，对于正电子是否来源于长期寻找的暗物质？他们需要给出更好的回答。
　　如果AMS检测的过量正电子不是由暗物质粒子WIMPS的相互撞击带来的，那么存在其它的解释，例如：超新星的遗留物——脉冲星，脉冲星分布在我们银河系的银道面。夏威夷大学的物理学家维拉尼卡·宾迪认为，即便AMS获得了更多数据，目前不能彻底解开过量正电子如何产生的谜团，正电子来源于暗物质、来源于脉冲星，甚至来源于其它的发射地？这是一个有待解决的问题。为了用多种手段来发现暗物质的真相，科学家通过深层的地下实验来检测WIMPS，例如：各国科学家正在进行低温暗物质搜索和氙气探测项目。
　　———麻省理工的丁肇中出席NASA新闻发布会
　　美国东部时间4月3日，NASA举办了一场新闻发布会，阿尔法磁谱仪第一次的检测成果与公众见面，科学家有机会解释了造价20亿美元的＂大仪器＂的科学价值，考虑到航天飞机的安全性和经济性，NASA打算放弃AMS的发射计划，科学家坚持不懈地说明AMS项目科学实验的价值，AMS最终飞向太空。阿尔法磁谱仪是一台先进的宇宙射线探测仪，设计和建造它的初衷是为了寻找宇宙的反物质和暗物质，磁谱仪被安装在国际空间站的外部主桁架，诺贝尔奖的获得者、MIT的华裔物理学家丁肇中担任项目主管，16个国家和56个科研机构的200多名科学家＂欢聚一堂＂，丁肇中团队是一个＂国际大家族＂。
　　2005年，NASA取消了航天飞机搭载AMS的飞行使命，2003年，在太空飞行史上发生了一起最大的灾难，哥伦比亚号航天飞机在升空后不久发生爆炸，2011年，航天飞机的＂舰队计划＂由于大事故的发生而取消。NASA当局一度对AMS冷眼相看，热情不减的科学家却发起了复活AMS的行动计划，他们游说国会的立法者，设法让议员们为探索计划投支持的一票，他们的倡议和努力获得了成功，在经济不景气的背景下，国会没有减少对科学投入的经费，议员们批准了一项额外的追加经费，将AMS送上国际空间站的经费得以落实，2011年4月，奋进号航天飞机将AMS送上近地轨道空间站。科学家说服了NASA和国际空间站的管理层，一项延长空间轨道实验室的方案获得管理层的批准，国际空间站的运行时间将会延长到2020年。丁肇中的科学团队成员充满热情和想象力，他们回应了管理层的决策，准备更换AMS的主要部件，最初的磁铁仅能发挥几年的作用，更换的永久磁铁能够运行更长的时间。
　　2011年4月16日，阿尔法磁谱仪＂登陆＂国际空间站，仪器在三天后被激活，磁谱仪的运行由NASA位于波斯顿的约翰逊航天中心进行操控。磁谱仪由一种3英尺宽的大体积磁铁组成，磁铁的功能是让接收的射线粒子＂像绵羊一样听话＂，让这些粒子在弯曲的＂路线图＂有序地行进，射线粒子被导入探测器的＂黑箱＂，探测器的功能是测量粒子的电荷、能量和其它物理指标。这部翱翔太空的复杂机器让科学家耗费了16年多的时间，7吨重＂命运多杰＂的大仪器承载了丁肇中团队的科学梦想。2月17日，丁肇中出席了美国科学进步协会在波斯顿举办的年度会议，他在会议上说到，＂这不是在书写一篇小论文＂，＂这是朝向理解暗物质的性质迈出的一小步＂，＂没有找到最后的答案，我们不会宣布没有绝对把握的最终结果＂。