来源:科技日报 记者 刘园园

“中国有很多世界一流的实验物理科学家。他们有想象力、有发展新技术及领导国际合作的经验和能力。他们可以主持最前沿的实验物理研究,继续为人类知识作出重要贡献。”丁肇中谈及他与中国科学家合作40年的体会时说。

从胶子到电子和夸克

发现胶子,是丁肇中与中国科学家的第一项合作成果。丁肇中介绍,宇宙中存在引力、电弱力和强力,强力由胶子传输。

1977年8月,刚刚恢复工作的邓小平建议,每年派10位科学家参加丁肇中团队的工作。当时,丁肇中正在位于德国的佩特拉(PETRA)正负电子对撞机上开展MARK-J实验。

1978年,第一批中国科学家由中科院高能物理所唐孝威研究员带队加入实验组。“从那时至今,许多中国科学家参加我的团队,并作出了世界公认的贡献。”丁肇中说。

丁肇中介绍,1979年,美国《纽约时报》头版报道了丁肇中团队发现胶子的消息。其中特别提到:“27名中国科学家参加了这次试验,在有关核粒子的国际合作研究项目史上,这是第一次,也是中国的一大贡献。”

这次合作被称为“中国科技界改革开放具有里程碑意义的事件”。之后不久,丁肇中开启与中国科学家的第二次合作——欧洲核子研究中心的L3实验。

自1982年至2003年开展的L3实验,目标是寻找宇宙中最基本的粒子,并为这些问题探求答案:有多少种电子?电子有多大?电子能不能再分成更小的粒子?有多少种夸克?夸克有多大?夸克能不能再分成更小的粒子?

“L3实验是由美国、苏联、中国、欧洲等19个国家和地区约600名科学家共同参加的大型国际合作实验。”丁肇中说, L3实验产生了一系列新发现,共发表300篇文章,有300人获得博士学位。

谈及中国科学家在L3实验中扮演的角色,丁肇中介绍,L3实验需要12吨锗酸铋晶体,但当时这种晶体的全球年产量只有4公斤。中科院上海硅酸盐所生产的锗酸铋晶体为这项实验帮了大忙。此外,来自中科院高能物理所的陈和生、王贻芳等多位科研人员,对L3实验数据分析也作出重要贡献。

在遥远太空研究宇宙线

运行在国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS),被美国媒体称为“国际空间站皇冠上的明珠”,这是丁肇中与中国科学家合作的第3个实验。

丁肇中介绍,2011年5月,AMS搭载“奋进”号升空,并被安装在国际空间站上。AMS重达7.5吨,是唯一的空间大型磁谱仪。

“AMS是美国、中国、俄罗斯、芬兰、法国、德国、意大利、瑞士等16个国家和地区在空间开展的合作,有60个大学和研究所、600位科学家参与。”丁肇中说。

8年来,AMS收集了1470亿个宇宙线数据,能量高达万亿电子伏。这一实验发现,所有的宇宙线实验结果都与现有理论不符合。

尤为重要的是,AMS实验还发现,高能正电子宇宙线主要来自于脉冲星或者暗物质。目前高能时统计误差较大,还不能确定暗物质来源。

丁肇中介绍,在2028年国际空间站退役之前,AMS将持续收集宇宙线数据以降低误差,届时会确定正电子超出是否来自暗物质。其间AMS还要解决另外一个基本问题——认识重质量反物质的起源。这些研究将会拓展甚至改变人类对宇宙的认识。

“中国科学家对AMS制造、测试和数据分析作出了非常重要的贡献。”丁肇中评价说。据了解,AMS探测器的“核心”——永磁铁就由中科院电工所、中科院高能物理所和中国运载火箭研究院共同研制。

AMS的所有实验结果都发表在《物理评论快报》期刊上。2017年,第一篇AMS论文入选《物理评论快报》编辑推荐十年回顾纪念刊,同样入选的还有第117号元素的发现,人类首次探测到引力波等。丁肇中提到,来自中科院高能物理研究所李祖豪团队对这篇论文作出重要贡献。

“过去40年,有很多优秀的中国科学家和我合作,他们对实验作出重要的贡献。每个实验,都自己发展新的仪器,使实验成功;实验的结果,改变了对宇宙的认知。”丁肇中总结说。

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