在“奮進”號航天飛機即將發射之前，工程師們正在對反物質太空磁譜儀實施最後的檢測。反物質太空磁譜儀將在國際空間站上探測宇宙射線。
藝術構想圖：安裝於國際空間站上的反物質太空磁譜儀。
反物質太空磁譜儀項目首席科學家丁肇中（右）和“奮進”號航天飛機指令長馬克-凱利（左）在佛羅裡達肯尼迪太空中心檢查反物質太空磁譜儀。
科技訊 4月29日消息，美國宇航局“奮進”號航天飛機將於4月29日發射升空前往國際空間站，完成最後一次飛行任務。隨同“奮進”號航天飛機升空的還有一個重要的實驗設備--“反物質太空磁譜儀”。這一先進的實驗設備將在太空軌道上完成搜尋反物質星系和暗物質跡像等重要任務。
據科學家介紹，反物質太空磁譜儀重約6900多公斤，造價約為20億美元。該設備將裝備於國際空間站，主要用於搜索宇宙射線以及來自外太空的高能帶電粒子。反物質太空磁譜儀將采用一個重約1900公斤的磁鐵來產生一個強大的均勻磁場，該磁場比地球磁場要強3000多倍。磁場可以折射宇宙射線，從而探測器能夠分析出宇宙射線的各種屬性，如電荷、速率等。
在2003年“哥倫比亞”號航天飛機失事後，美國宇航局最初決定反物質太空磁譜儀升空計劃取消。後來，在科學家們的大力游說下，反物質太空磁譜儀任務得以恢復。去年，科學家們替換了反物質太空磁譜儀上的磁鐵，並重新裝上了更大體積的磁鐵，從而大大延長了反物質太空磁譜儀的使用壽命，使其可以一直服役至2020年，這也是國際空間站的預期壽命。
諾貝爾獎得主、美國宇航局反物質太空磁譜儀項目首席科學家丁肇中介紹說，“這一項目已開展了17年，共有16個國家600多名物理學家參與其中，這已成為一個重要國際合作項目。我們已經反復檢測過多次以確保它能夠正常工作。現在我們只在等待它的發射升空。”
搜尋宇宙射線和反物質
宇宙射線所攜帶的能量比任何人工粒子加速器能夠產生的能量要高出數百萬倍。因此，它們能夠揭示出宇宙奧秘的點點滴滴，這是地球上任何實驗都無法取得的成果。科學家們希望，通過分析宇宙射線，反物質太空磁譜儀能夠解決大量現有最困惑的科學難題，如反物質星系是否存在，暗物質究竟是由什麼組成的等。
在物理學領域中，一個最困惑的謎團就是已知宇宙中的物質與反物質問題。如果反物質太空磁譜儀能夠探測到反氦或更重的反物質元素，那麼這將是反物質星系存在的強有力證據。反物質星系可能就是由大量的反物質恆星組成。
物理學的另一大謎團就是暗物質問題。對於這種看不見、而且至今仍未確認事物的屬性，科學家們仍然知之甚少，他們只能通過引力效應得知宇宙中有大量暗物質的存在。對於暗物質，一個最主要的候選者就是一種被稱為“中性子”的粒子。如果中性子確實存在，當它們相互碰撞時，就會釋放出大量的高能反電子，這種高能反電子就是反物質太空磁譜儀所要探測的對像。
丁肇中表示，“在長期研究宇宙射線的過程中，這將是第一次以極高的精確度去完成探測任務。因此我們進入了一個新的領域，但我們確實不知道將會發現什麼。”
造價20億美元的設備
反物質太空磁譜儀最初是由丁肇中於1994年提出設計構想。該設備的目標就是在太空中研究宇宙射線，因為地球上的大氣層是研究工作的主要障礙。丁肇中介紹說，“在太空中，有兩種類型的粒子，一種是沒帶電荷的，也就是光線和微中子。在過去一個世紀中，我們對太空的理解主要基於太空中和地面上大量望遠鏡的觀測數據。對於宇宙射線之類的帶電粒子，由於它們帶有電荷，因此它們肯定有質量。因為有質量，所以它們肯定會被地球大氣層吸收。因此，必須要到太空中觀測它們。”
研究帶電粒子上的電荷，需要一個磁鐵。根據最初設計方案，反物質太空磁譜儀上安裝的是一個超導磁鐵，使用壽命為三年，直至冷卻用的液態氦耗盡為止。丁肇中解釋說，“當我們在一個模擬太空環境的熱真空容器中測試這種超導磁鐵時，發現它只能維持三年時間，否則就必須重新充液態氦。如果沒有航天飛機，根本沒法完成這一任務。因此，超導磁鐵被取消。”科學家們決定使用永久性磁鐵。不過永久性磁鐵比超導磁鐵要弱，因此敏感度也要降低30%。(彬彬)