新华社北京５月１６日电（记者 余晓洁）１６日，几经推迟之后，高精度粒子探测器——“阿尔法磁谱仪２（ＡＭＳ–０２）”搭乘美国“奋进号”航天飞机的“绝唱之旅”，驶入寰宇。未来１０年或更长时间里，它将在国际空间站运行，寻找反物质和暗物质，探索宇宙的起源及其构成。
“鲜为人知的是，它体内有一颗强大的‘中国心’——一块‘ＭＡＤＥ ＩＮ ＣＨＩＮＡ’、内径约１．２米、重约２．６吨、中心磁场强度１３７０高斯的环形巨大永磁铁。”中科院高能物理研究所所长、中科院院士陈和生接受新华社记者专访时说。
“阿尔法磁谱仪”实验是一个大型国际合作科学实验项目。由诺贝尔物理学奖得主、华裔美国科学家丁肇中教授领导，美国、中国、德国等１６个国家和地区的数百名研究人员参与其中。陈和生是这个团队首批科学家和主要成员之一。
反物质和暗物质是两种“神秘”物质。从理论上讲，它们应当存在，但现实中还没有找到证明它们存在的真凭实据。“宇宙是最终的实验室。”丁肇中在４月底发表的公报中表示。
“要分辨物质与反物质，就得想办法测量粒子带正电还是负电。这就需要把一个巨大的磁铁送到太空中去。如果使用常规磁铁，到处弥漫磁场根本无法在太空中运行。”陈和生说。
１９９８年６月，“阿尔法磁谱仪１（ＡＭＳ–０１）”搭载美国“发现号”航天飞机首次进入太空，成为人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪。当时，陈和生在佛罗里达州肯尼迪航天中心亲历了那次为期１０天的实验。
“这１０天里，中国永磁体经受住了考验，工作正常。时隔１３年后的今天，它再次‘披甲上阵’，到国际空间站做长期实验，帮助ＡＭＳ–０２‘捕捉’神秘的反物质和暗物质。”谈起ＡＭＳ–０２最核心部件——中国造永磁体，陈和生无比自豪。
丁肇中曾多次坦言，磁谱仪项目是他４０多年科研生涯中遇到的“难度最大”的实验，甚至比当初为他赢得诺奖的Ｊ粒子实验还要“困难得多”。
“最大的挑战就是要将大型磁铁放入太空。”丁肇中说。美国国家航空航天局（ＮＡＳＡ）对磁铁的负载安全要求极高。一是要降低漏磁，避免干扰航天飞机和空间站其他仪器的工作。二是磁二极矩必须极小，以免磁谱仪在地球磁场作用下产生转动。
按照惯例，ＮＡＳＡ对搭载大型设备需做三次安全评估，而中国制造的钕铁硼磁铁只做了两次就顺利“闯关”。业内人士说，这在ＮＡＳＡ检验史上还是第一次。
这块强大的“中国心”到底神奇在哪里？
“中科院电工研究所、高能所和中国运载火箭技术研究院的科学家们通力合作，选择新型高磁能积钕铁硼材料，采用独特的‘魔环’结构磁路设计，６４个磁化方向连续变化的永磁条安装其中。这种结构使永磁体磁场约束在ＡＭＳ磁体内部，漏磁和磁二极矩比ＮＡＳＡ的要求小了一个数量级。”陈和生说。
不久前，ＡＭＳ–０２曾进行模拟空间测试。科学家根据测试结果决定，沿用曾服役ＡＭＳ–０１的中国永磁体，它可以使磁谱仪使用寿命长达１８到２０年。
此外，ＡＭＳ－０２在ＡＭＳ－０１的基础上增加了若干新的子探测器。其中，中科院高能物理研究所与中国航天科技集团公司的专家和意大利、法国同行共同研制出作为探测器关键部分的电磁量能器。
“电磁量能器能精确测量光子和电子的能量，并排除宇宙线质子的本底，对探测的暗物质粒子十分关键。”陈和生说。
新闻背景：太空有“神探”——寻找神秘物质的“阿尔法磁谱仪”
新华社北京５月１６日电 “阿尔法磁谱仪（ＡＭＳ）”实验是以在空间寻找反物质和暗物质为使命的大型国际合作科学实验项目。由诺贝尔物理学奖得主、美籍华人科学家丁肇中教授领导，美、中、德、意等１０多个国家和地区的数百名研究人员共同参与。
宇宙大爆炸产生了正物质，也产生了反物质。人类找不到反物质，也找不到暗物质，它们在哪里？丁肇中和他的“多国部队”自１９９４年起开始了艰难的寻找之旅。ＡＭＳ就是他们派往太空的“神探”。
“阿尔法磁谱仪１（ＡＭＳ－０１）”是人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪。１９９８年６月由美国“发现号”航天飞机搭载，在距离地球表面约４００公里的高空成功进行了为期１０天的首次太空试验飞行。受美国“哥伦比亚”号航天飞机失事影响，ＡＭＳ实验几度受挫。
整整１３年后，“阿尔法磁谱仪２（ＡＭＳ–０２）”于２０１１年５月１６日由美国“奋进号”航天飞机搭载到国际空间站上长期运行。
中国是ＡＭＳ实验参加国之一。中科院电工研究所、中科院高能物理研究所、中国运载火箭技术研究院等单位最早参与了这项国际合作，并成功研制出其核心部分——永磁体系统。
据ＡＭＳ实验首批成员、中科院高能物理研究所所长陈和生院士介绍，如果想确定另外一个星球是物质还是反物质，需要测量粒子是带正电还是负电。科学家们想到一个办法——把一个巨大磁铁送到太空中去。然而，困难重重。常规磁铁，因到处弥漫磁场无法在太空中运行。
中国在稀土永磁材料研究方面处于世界先进水平。中科院电工研究所用钕铁硼制造磁铁设计巧妙，不漏磁且在地球磁场作用下不会发生转动，符合太空运行条件。
ＡＭＳ－０１没有发现反物质和暗物质。此后，科学家开始研制ＡＭＳ–０２。曾尝试用超导磁体代替永磁体。尽管这种方法可以产生更强的磁场，但超导磁体需要液氦冷却，太空中无法补充液氦，这样磁谱仪寿命只有３年。而使用永磁体的磁谱仪的使用寿命长达１８年至２０年，所以专家们决定沿用永磁体。
此外，ＡＭＳ－０２在ＡＭＳ－０１的基础上增加了若干新的子探测器。其中，中科院高能物理研究所与中国航天科技集团公司的科学家和意大利、法国科学家共同研制出作为探测器关键部分的电磁量能器。
近年来，山东大学、东南大学、中山大学等也加入了这项迄今投入２０亿美元，继人类基因组计划、国际空间站计划、强子对撞机计划之后的又一大型国际合作项目。
新闻背景：寻找神秘的反物质和暗物质
新华社北京５月１６日电 １６日，高精度粒子探测器“阿尔法磁谱仪２（ＡＭＳ–０２）”由美国“奋进号”航天飞机搭载到国际空间站上长期运行，科学目的是寻找反物质和暗物质。
反物质和暗物质在哪里？理论上讲，它们应当存在。现实中，却难觅其踪。在诺贝尔物理学奖得主、美籍华人科学家丁肇中的领导下，多国研究人员１０多年来执著于用航天飞机将“阿尔法磁谱仪”送进茫茫宇宙，找寻这两种神秘物质。
什么是反物质？众所周知，世界由物质组成。人类已知的物质是正物质，由原子组成。原子由带正电的质子和带负电的电子以及中性的中子组成。与此相反，反物质由带负电的质子和带正电的电子组成。迄今为止，人们还没有在现实中找到反物质的存在有力证据。它会不会“藏身”于遥远的太空呢？这是目前粒子物理学家和天体物理学家关注的焦点之一。
暗物质是科学家们苦苦寻找的另一个目标。现在人类所看到的天体，要么发光，如太阳；要么反光，如月亮。有迹象表明，宇宙中还有大量人们看不见的物质存在。它没有发出可见光和其他电磁波，用天文望远镜看不到。但它能够产生万有引力，对可见的物质产生作用。科学家推算，暗物质可能占宇宙所有物质总量的９０％以上。
由丁肇中教授领导的“阿尔法磁谱仪”实验，将在地球大气层以外探测是否有反物质存在。如果能探测到带负电荷的原子核，说明有反物质存在。由于磁谱仪可测反质子和正电子的能谱，它也能测算天体中是否有暗物质。
如果ＡＭＳ–０２此行有所斩获，人类对宇宙的认识将掀开崭新一页。
