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丁肇中：自然科学研究“要多数服从少数”_当前热讯

2023-05-21 14:25:18来源：科普时报

科普时报记者史诗

“你所发现的新现象是我没有预料到的，也是不了解的。为什么诺贝尔奖要发给你呢？不要因为获奖，就认为自己变成了专家。”这是美国物理学家费曼给获得诺贝尔奖的丁肇中发来贺电中的部分内容。1974年，丁肇中发现了第四种夸克的束缚态——J粒子，于1976年被授予诺贝尔物理学奖。

5月16日，丁肇中在中国科学院高能物理研究所（以下简称中科院高能所）主办的“高能论坛”上谈起这段往事时仍在感慨，“时刻警醒着自己，不能因为获奖，就认为自己变成了专家。”

(资料图片仅供参考)

作为世界顶尖的实验物理学家，丁肇中不仅发现电子半径为零，更突破性发现了“J粒子”和胶子，在高能物理实验领域取得多项重大成果。论坛上，丁肇中介绍了他与中国科学家合作半个世纪以来，从加速器到太空共同探索基础物理的经历。

中国科学家的三次重要贡献

1978年11月，丁肇中团队在德国汉堡马克-捷（Mark-J）实验中，利用当时世界上能量最高的加速器使正负电子加速对撞，寻找新的粒子。经过半年多的努力，实验组首次发现了胶子存在的实验证据。

丁肇中透露，27名中国物理学工作者参与了这项实验工作。他们先是参加了马克-捷探测器的设计、安装和调试，也参加了实验数据的获取与分析、计算机的在线和离线分析等。这次合作，开启了中外科技交流的大门。

第二次合作是丁肇中在欧洲核子中心开展的大型正负电子对撞机（L3）项目。该项目更是首次联合美国、苏联、中国、欧洲等19个国家的600名科学家共同参与。“作为关键材料，锗酸铋（BGO）晶体当时世界年产量只有4公斤，而我们需要12吨。中国科学院上海硅酸盐所严东升院士研发的颜色透明、密度和钢相同的BGO晶体解决了这个难题。”L3所有的实验结果都与电弱理论符合，在丁肇中看来，这是非常不幸的消息，意味着没有重大突破。

第三次合作是阿尔法磁谱仪（AMS）实验项目。这是第一个安置于太空中的最强大、最灵敏的精密粒子探测装置，被永久安放在国际空间站上，用来捕捉并分析宇宙射线，寻找暗物质及反物质，揭开了人类在太空探索宇宙之谜的序幕。中科院高能所是阿尔法磁谱仪实验的发起团队之一。丁肇中的实验团队有很多来自中国的科研人员，从1978年至今，这个数字达到近1000名。“中国科学家团队作出了世界公认的贡献。”丁肇中说，特别是在阿尔法磁谱仪升级研制任务中，中国科学家也承担关键性的任务，包括整个硅微条的设计、生产和测试。

10年后有望证实暗物质存在

从1994年起，丁肇中就专心于一个项目——阿尔法磁谱仪实验。这个实验也是目前世界上规模最大的科学项目之一。据他介绍，阿尔法磁谱仪由穿越辐射探测器、飞行时间探测器、硅微条探测器、磁体、电磁能量器、切伦科夫探测器组成，高5米、长4米、宽3米，重7.5吨，包括30万道信号通路和650个微处理器。

根据阿尔法磁谱仪目前收集到的390万个正电子数据精确测量结果，高能量正电子能量分布与暗物质理论相符合。“绝对不能说找到暗物质了。”丁肇中表示，接下来，团队还将在能量2千亿到2万亿电子伏范围内收集更多数据继续测量研究，阿尔法磁谱仪通过升级降低数据误差，10年后将有望证明高能正电子来源于暗物质，从而确定暗物质的存在。

丁肇中透露，未来，阿尔法磁谱仪还将升级。约8平方米的硅探测器，将搭载龙飞船抵达国际空间站，拟于2027年完成，届时接收度将提高到300%。这项工作由中科院高能所王建春研究员主持并联合山东高等技术研究院许伟伟教授团队承担。

“宇宙是最广阔的实验室，而我们对宇宙的认识是有限的。阿尔法磁谱仪所有的观测结果都与现有的宇宙线理论不符，带来了对宇宙的新认识。阿尔法磁谱仪将不断扩展，颠覆我们对宇宙的认识。”丁肇中很欣喜看到这样的结果。

永远忠于实验

不可否认的是，过去400年间，人类对物质基本结构的了解，大都来自实验物理。“实验是自然科学的基础，理论如果没有实验的证明，是没有意义的。当实验推翻了理论后，才可能创建新的理论，理论不可能推翻实验。”丁肇中坚信。

对于科研，丁肇中说，自己大部分的实验都受到了很多人的反对，一是因为实验没有物理意义，二是实验极其困难，不可能成功。在他眼里，实验因为从来没有做过，所以才有意思。

事实上，他领衔的每个实验，都创新了实验仪器，使实验最终得以成功。而实验结果，也改变了人们对宇宙的认知。“在自然科学研究领域，要多数服从少数，只有极少数人把大多数人的观念推翻以后，才能向前走。”丁肇中直言不讳。

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