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丁肇中携六百科学家寻反物质 探测器明年升空

via:腾讯科技     time:2010/11/21 13:01:33     readed:656

丁肇中携六百科学家寻反物质 探测器明年升空

在中大演讲时透露探测器明年2月入太空 热控系统由中大研发 记者徐静摄

我们环境中的物质是正物质,它由原子组成,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,由带负电的质子和带正电的电子组成的物质就是反物质。

本报讯 (记者徐静 通讯员 李汉荣、王丽霞)诺贝尔物理学奖获得者丁肇中前日做客中大诺贝尔大师系列讲坛,作题为“我和中山大学合作的国际空间站上的AMS实验”的演讲。他透露,AMS项目将在明年2月份升空进入国际太空站。AMS项目是要在太空站上探测反物质的磁谱仪,如果发现反物质,将成为“宇宙大爆炸”理论的重要支持证据。中山大学参与反物质探测器的关键部位热控制系统的设计研究。

深入太空才能探测反物质

丁肇中受到学生最热情的欢迎,中山大学小礼堂坐满了慕名而来的老师学生。

丁肇中介绍,AMS(阿尔法磁谱仪)的目的主要是寻找反物质组成的宇宙、寻找暗物质的来源和测量宇宙线的来源。

这个项目的意义何在?丁肇中说,根据宇宙大爆炸理论,宇宙中物质与反物质的数量应该一样多,那么,由反物质组成的反宇宙在什么地方?假如它存在的话,就会发射出反氦和反碳等,这些反物质会穿过太空而接近地球,我们应该能够在太空中探测到。不过,因物质与反物质在大气中互相湮灭,它们不可能在地面上探测到,而只能将探测器送入太空。因为原子和反原子具有相反的电荷,所以要找反原子,必须用磁铁来测量它在磁场中的轨道进行探测。

此外,宇宙中90%的物质是看不到的,它们叫暗物质,AMS也希望能够捕捉到暗物质。

探测器对温度变化极敏感

据介绍,AMS探测器含有5个子探测器,AMS-02计划是国际空间站上唯一的大型科学实验,硅微条探测器是其核心探测器。硅微条探测器是用于探测反物质的,它可以辨别粒子是否带电(荷),而且还能辨别带的是正电荷还是负电荷。

不过,对于设计空间分辨率为10微米的AMS探测器来说,碳纤维架子的少许变形,就达不到实验要求。对每1.5小时绕地球一周,期间经历日照和阴影区的航天探测器来说,其表面温度会大幅起落,影响内部温度的变化和分布,也就会产生热胀冷缩。如果有3℃的温度变化,探测器的空间分辨率就达不到设计要求;为此,轨迹探测器需要温度分布均匀、稳定的热环境。

中大热控系统表现出色

这个问题就是中山大学的团队解决的,它能确保探测器温度的稳定。中山大学负责研制的就是保证该探测器正常运作的热控系统,“没有TTCS就没有AMS实验”——这是AMS团队对TTCS系统重要性的客观评价。TTCS系统是国内大学参与AMS项目所研制的、唯一在太空上运行的装置。

从2004年开始,中山大学就进入研究阶段。为了满足上述探测器的要求,设计选用机械泵驱动的二氧化碳两相回路,保证两相二氧化碳流体沿程温度一致。简单来说,这原理就如我们烧开水,水通过蒸发吸走了热量,水温仍保持在100摄氏度,这样可满足温度均匀性好的要求和散热要求。经技术测试,中大的热控系统可使温度变化保持在0.04℃,远未达到3℃。据悉,中山大学先后参加该项目的师生共有30多人。与国际空间站对接后,AMS的数据对接也将开始。丁肇中说,他有意邀请中大参与对数据的分析工作。

AMS探测器明年2月升空

丁肇中透露,目前由他领衔的多国团队进行研究项目已进入美国肯尼迪航天中心,预计明年2月由“努力号”航天飞机运到国际太空站(ISS)。

这一项目让美国、中国、俄罗斯、芬兰、法国、德国、意大利、瑞士等国家和地区在空间领域进行了首次合作,共包括60所大学和研究所,约600位科学家。中山大学是参与该项目的中国内地4所高校之一,另外3所分别是东南大学、上海交通大学和山东大学。

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