日内瓦时间2016年12月8日17:00 （北京时间2016年12月9日00:00），诺贝尔物理学奖获得者丁肇中发布阿尔法磁谱仪（Alpha Magnetic Spectromete，简称AMS）在国际空间站上第一个5年的主要科学成果。
阿尔法磁谱仪？也许你不熟悉，来做个自我介绍吧。
我是由丁肇中教授构思建造的粒子物理实验设备，主要物理目标是在太空精确测量宇宙线粒子，寻找宇宙中的反物质和暗物质。
带着无数科学家的梦想，2011年5月16日，我随“奋进”号航天飞机升空，在国际空间站上工作——这是人类第一次在外层空间开展粒子物理实验。
我是目前在太空运行的最强大、最灵敏的粒子物理探测器，利用一个巨大的永磁体及六个超高精确度探测器在宇宙中直接测量带电粒子，核子和光子。
在距离地球400公里的制高点上，AMS测量与地球大气相互作用之前的宇宙中的原初宇宙线
作为人类送入太空的第一个大型磁谱仪，相比以往的实验，我的测量能力非常棒！测量精确度非常高，达到1%的水平，比此前的实验高一个数量级。自来到国际空间站以来，我已经收集了超过900亿宇宙线事例，科学家们已经在物理评论快报上发表了8篇重磅文章，更多的数据分析还在进行中。
为什么要收集这些宇宙线？收集它们有什么用？——也许你会问。
因为初级宇宙线由超新星爆炸产生，它们在被我探测到之前已经在星系中旅行了几百万年。次级宇宙线由初级宇宙线与恒星际物质的相互作用产生。我探测宇宙线的电荷、能量和动量，可以为科学家更深刻地了解暗物质，寻找重质量反物质，测量初级与次级宇宙线的特征以及搜寻潜在的新物理现象提供帮助。寻找反物质和暗物质，对探究宇宙的起源和演变有着至关重要的意义，想必这也是你关心的。
我的体内有一颗强大的“中国心”——一块巨大的永磁体。它是由中国科学院电工研究所和高能物理研究所，以及中国运载火箭技术研究院1995年-1997年在北京设计、研制和空间环境模拟测试。它曾经作为AMS01的核心设备搭乘发现号航天飞机与1998年6月2日-12日成功进行了首次飞行，成为人类送入空间的第一个大型磁体。
AMS永磁体系统于1998年、2011年两次搭载航天飞机进入国际空间站
你可能不知道，这颗中国心的背后凝结着中国科学家和工程师的无数汗水。
“漏磁”、“磁二极矩”是普通磁体无法在太空中正常运行的两个致命缺陷。泄漏的磁场会干扰航天器其他部件的运作；磁二极矩的存在，会让磁体在地球磁场的影响下转动，需要耗费大量能量去抵消这种转动。如果使用电磁铁，太空中也没有足够的功率去供给电能。
中国科学家在设计这颗中国心时，将“每一个铆钉的受力情况都考虑得一清二楚”，并在结构的安全方面上采用了多重保护机制，确保永磁体性能的稳定性。
最终，这颗内径约1.2米、重约2.6吨，以钕铁硼为原材料，采用“魔环”设计的中国心的漏磁和磁二极矩比美国宇航局的要求小了一个数量级。这是美国宇航局第一次搭载中国研制的大型载荷，而且是史无前例的大型磁体，可以想象他们会多么紧张，严格审查。然而中国科学家和工程师精心设计，精心加工，严格进行空间环境模拟试验，数据齐全，无可挑剔。结果，美国宇航局仅对这颗中国心进行了2次安全评审，就开放了绿灯！要知道，按照美国宇航局的规定，大型载荷都需要评审3次。这在美国宇航局历史上还是第一次！
正是这颗中国心，向世界展示了中国的科技水准。
自2011年5月在国际空间站工作以来，我已经收集了超过900亿宇宙线事例，科学家们因此获得了多种宇宙线粒子的精确独特的数据，包括在宇宙空间测量的正电子流强，正电子比例，反质子-质子比，以及电子、质子，反质子、氦核以及其它核子的流强，并在物理评论快报（PRL）发表了8篇文章，更多的数据分析还在进行中。这些物理成果大大扩展了人类对宇宙线产生、加速以及传播的认识。值得注意的是，许多测量结果是现有的物理学、天文学和宇宙论的理论还无法解释的，要求物理及天文学家们提出创新的理论模型。
宇宙中究竟有没有暗物质？
国际物理界高度关注的最新的正电子流强和正电子比例结果，与暗物质的寻找密切相关。观测结果表明：从8GeV开始，正电子流强与正电子比例在传统宇宙线碰撞模型的基础上开始上升，然后在高能量处显示出急剧减少的趋势。 这意味着什么？这样的正电子的数据与暗物质质量为1TeV的暗物质模型很好地符合。但另一个可能的解释是源于天体物理现象，如脉冲星。目前还无法得到明确结论。我相信，在国际空间站预期的寿命内（2024年）收集的数据，我将可以区分出这两个可能的模型谁对谁错 。
宇宙中有没有反物质？
国际物理界高度关注的另一个重大物理课题是寻找反物质原子核。宇宙大爆炸模型要求在宇宙极早期物质和反物质的数量是相等的。然而当今宇宙中还没有观察到反物质的原子核，例如反氦核。所以，在宇宙线中观测到单个反氦核事件具有非常重大的意义。5年来我收集到了37亿个电荷为+2的氦核事例，有几个电荷为-2，质量在氦范围内的候选事例，但目前还不能对它们的来源下结论。你知道寻找这么稀少的事例有多难吗？打个比方，就好比北京市在下大雨，要从几百亿的雨滴中找出几滴彩色雨滴！ 可真得慎之又慎，我还要花几年的时间积累更多的数据，深入分析，以确定这些电荷为-2的事例的来源。
这些宇宙线数据使人类对宇宙线的认识实现了跨越式发展，并对暗物质和反物质的寻找等物理学研究前沿具有重大意义。未来我将一直在国际空间站工作。每当像我一样的精确实验被用于探索未知的世界，人类总可以期待崭新、激动人心的新发现。等待我的好消息吧！
来源：中科院高能所
编辑：J.C
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