2016年12月8日，山东大学参与的阿尔法磁谱仪（AMS）项目在欧洲核子中心（CERN）发布了五年太空实验的结果，以前所未有的精度探测了宇宙线中正电子流强，正电子比例，反质子-质子比，以及电子、正电子、质子，反质子、氦核以及其它核子的流强，改变了人类对宇宙线的认识。
阿尔法磁谱仪（AMS）是在太空运行的最强大, 最灵敏的粒子物理探测器，它不断探寻和推进物理学研究的最前沿。作为一个磁谱仪，AMS的独特之处在于，由于它运行时间长，接受度大，探测器系统冗余可靠，因此它能在太空直接测量宇宙中的带电粒子和核子。相对于以往的实验，AMS极大地提高了测量的准确度和精确度。
AMS是由诺贝尔物理奖获得者丁肇中教授主持的国际大科学工程，是上世纪末和本世纪初世界上规模最大的科学计划之一，是目前唯一被永久安放在国际空间站上的具有开创型的大型科学实验。目前，AMS已经收集了超过900亿宇宙线数据，主要物理结果已发表在物理评论快报（Physical Review Letters）。AMS通过精确的探测器测量宇宙线的电荷、能量和动量，以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。
山东大学于2004年3月参加AMS项目，由程林教授任AMS热系统总负责人，全面负责AMS热系统的研究、设计、制造与实验。历时7年完成了在国际空间站上运行的粒子探测装置阿尔法磁谱仪的热系统，解决了太空粒子探测的关键工程问题。
程林教授领导了来自麻省理工学院、瑞士苏黎世高工、美国宇航局等不同单位的三十多位科学家共同工作，构建了一种既具有较强的传热能力、又具有较大蓄热能力的特殊结构的散热板，使AMS系统中的配电、电子及各探测器在运行过程中的热量能够实时散出；同时，空间站面向太阳时散热板吸收热量，提升了整体温度，又使散热板成为一个热源，保证了系统的高效散热以及温度场的均匀性和稳定性，解决了阿尔法磁谱仪在国际空间站环境下运行的关键问题。通过在国际空间站上近5年多的运行，AMS经历了各种不同的极端条件，取得了成功，为大科学仪器空间运行的热控制方法作出了重要贡献。
山东大学研究设计的AMS热系统也成为了国际空间站上中国制造的唯一大型组件。
在AMS安放在国际空间站上后的5年中，程林教授带领山东大学热科学团队继续全面负责热系统运行与监测，承担了96%的工作量，进行不间断记录与检测，所有数据均具有原始性、唯一性、不可替代性。根据太空运行的实际数据，修正和新建了热控制模型，以应对不同的极端条件，确保了AMS整体及各探测器温度保持在规定范围之内。
2004年至今，山东大学先后有60人在欧洲核子中心、意大利CGS、欧洲航天技术中心工作，不断为AMS探测器的建造和数据分析做出重要贡献，山东大学的工作是AMS实验成功的关键因素之一。
AMS实验五年来主要在以下五个方面取得了重大科学成果:
一、宇宙中的基本粒子
宇宙中有数百种带电基本粒子。其中的四种：电子，质子，正电子以及反质子具有无限的寿命，它们可以在宇宙中一直传播。
近一百年来，有很多对电子、正电子和质子流强的测量。这些测量的误差很大，这导致了很多不同的理论模型。目前，AMS的精确测量揭示了与以往实验结果所不同的新的信息，这大大的改变了对宇宙线的传统认识。
二、宇宙中的暗物质与基本粒子
过去的几十年来，对暗物质的性质以及起源的研究得到了广泛的关注。当暗物质粒子相互碰撞，它们产生能量，进而转化成普通的粒子，例如正电子，反质子。
AMS用了5年的时间准确分辨出349000个反质子事例，其中，AMS探测到2200个能量高于1000亿电子伏特的反质子事例。宇宙线反质子的实验数据是了解宇宙中反质子起源的基础，同时它将提供对新物理现象的理解。
AMS利用3亿个质子事例，将质子流强测量达到1%的精度。结果显示，质子流强不能被简单地描述成单一的幂律谱，质子能谱指数随能量变化。这一结果改变了几十年来对宇宙线的普遍认识。
三、宇宙线中的核子
近一个世纪，人们对宇宙线中的氦核进行了很多的研究，但是测量的误差很大。
阿尔法磁谱仪通过7个子探测器鉴别不同种类的基本粒子和原子核。AMS研究了氦、碳、氧等轻原子核和更重的原子核，一直到铁核。同时也在测量其他的次级宇宙线，包括硼和铍，成果显著。
四、宇宙线中的反物质
当今宇宙中缺失复杂形式的反物质，而解释这一现象的机制被称为重子数产生过程。重子数产生过程要求强的对称性破坏和有限的质子寿命。尽管在过去的半个世纪里在实验上的出色努力，没有证据表明存在强的对称性破坏和质子衰变。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。
在5年里，AMS收集到了37亿个电荷为+2的氦核事例。在国际空间站上，AMS收集到超过900亿个宇宙线事例。
AMS的最新结果包括正电子流强，正电子比例，反质子-质子比，以及电子、正电子、质子，反质子、氦核以及其它核子的流强。这些结果提供了准确且出人意料的信息，从而推进了对宇宙线产生、加速以及传播的认识。
五、热控系统
在外空间运行的高能物理探测器能够正常运行就是很大的成功，能够成功取回海量的精确测量数据更是难得，热控制系统起到关键的基础性作用。
在AMS安放在国际空间站上后的5年中，程林教授带领山东大学热科学团队继续全面负责热系统运行与监测，承担了96%的工作量，进行不间断记录与检测，所有数据均具有原始性、唯一性、不可替代性。根据太空运行的实际数据，修正和新建了热控制模型，以应对不同的极端条件，确保了AMS整体及各探测器温度保持在规定范围之内，为大科学仪器空间运行的热控制方法作出了重要贡献。
内容部分来自山大视点
图来自网络
编辑/傲东
