阿尔法磁谱仪2

2011年中国研究人员参与的大型国际科技合作项目

阿尔法磁谱仪2是2011年4月29日与中国合作的大型国际科技合作项目，消耗20亿美元造出的一种仪器。

仪器简介

阿尔法磁谱仪2 是有中国研究人员参与的大型国际科技合作项目，2011年4月29日（当地时间）由美国“奋进”号航天飞机送入国际空间站，探索暗物质和反物质。

项目简介

阿尔法磁谱仪2 阿尔法磁谱仪2 项目投入达20亿美元，领导者为我们熟知的美籍华人丁肇中。对于搜寻在地球上还没有任何现身苗头的反物质和暗物质，该仪器身负厚望。

1998年，其前身“阿尔法磁谱仪1”曾为同样目的升空探索，但没有收获。

研究历史

早在1998年6月2日，前辈“阿尔法磁谱仪1”就开始随美国“发现”号航天飞机升空进行科学探索，其研究目标与它的2代相同。“阿尔法磁谱仪1”拿到了大量的数据，不过当然，那一次并没有发现科学家所要的暗物质和反物质，不然现在科学的一切恐怕都要变了番模样。

随后，对第2代的研制开始。按照当时计划，在2004年“阿尔法磁谱仪2”就应由航天飞机送入太空中。但2003年“哥伦比亚”号失事事件痛伤NASA，也使航天飞机可靠性备受诟病，“阿尔法磁谱仪2”的行程因此受到牵连，被一再拖后。

于是，研究人员们决定对“阿尔法磁谱仪2”这一型的设备进行改进：其中包括曾尝试用超导磁体代替永磁体，但最终的模拟空间测试让科学家决定依旧使用永磁体。目前“阿尔法磁谱仪2”采用的永磁体仍是1998年1代在太空实验时使用的。

2010年8月底，在位于日内瓦的欧洲核子研究中心（CERN，大型强子对撞机研究机构）阿尔法磁谱仪实验室，“阿尔法磁谱仪2”组装完成，后被运往美国肯尼迪航天中心，等待航天飞机载它一程。

在升空到站后，“阿尔法磁谱仪2”将沐浴着宇宙射线永恒的安置在国际空间站上。其实自2010年起，国际航天领域的科研趋势已越来越倾向于提高国际空间站的科研资源利用率。美国国家航空航天局（NASA）、俄罗斯航天局、欧洲航天局都在探讨如何协调该站内的人力物力。

这是被认为继人类基因组计划、国际空间站计划、强子对撞机计划之后的又一个大型国际科技合作项目。研究人员来自美、欧、亚三大洲16个国家和地区的56个研究机构，包括中国的中科院电工研究所、高能物理所以及数所大学。整个项目由1976年的诺贝尔物理学奖获得者、美籍华人科学家丁肇中构思、设计，再由概念化带入实际。

科学贡献

英国《自然》杂志在本年初展望2011重大科学进展时就指出：“暗物质的关键时刻到来”。意大利巨石峰国家实验室进行的XENON100实验、美国的低温暗物质搜寻实验计划（CDMSII）等都在殚精竭虑地搜寻暗物质粒子。

至于反物质，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机、美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机等实验设施都在对其虎视眈眈。就在上个月末，布鲁克海文国家实验室首次观察到了新型反物质反氦-4，这是迄今科学家观察到的最重反物质。尽管宇宙中不一定存在很多反氦-4，但“阿尔法磁谱仪2”会致力其他更重的反核或宇宙中某个包含更多反物质的区域，它们将更能说明问题。

在“阿尔法磁谱仪2”抓走人们眼球的同时，不能忽略的是，此次发射也是“奋进”号航天飞机最后一次执行飞行任务。这一任务期为14天，目的就是为把“阿尔法磁谱仪2”设备“押送”往国际空间站。此后，缅怀它的人们或许只能到航天博物馆去凭吊航天飞机曾经的辉煌。但按照美国《大众科学》杂志的说法，（如果磁谱仪有了改变人类科学的发现），那此次“押送”将成为航天飞机所有飞行任务中最大的成就。

中国参与

阿尔法磁谱仪2 5月16日，高精度粒子探测器“阿尔法磁谱仪2”搭乘美国“奋进号”航天飞机驶入寰宇。未来10年或更长时间里，“阿尔法磁谱仪2”将在国际空间站运行，寻找反物质和暗物质。

“阿尔法磁谱仪2”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。它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，使它符合太空运行要求，帮助“阿尔法磁谱仪2”寻找反物质和暗物质。阿尔法磁谱仪2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。

AMS－02的“保暖外衣”热系统由山东大学科学家领衔研制，将是人类史上首次解决带电磁铁在太空中运行的温度控制问题。

AMS－02是由诺贝尔物理学奖获得者、美籍华人科学家丁肇中教授领导的大型太空科学实验项目，它将被永久安放在国际空间站上，在太空中探索暗物质和反物质的存在。

这个项目汇集了16个国家和地区的60所著名大学和研究机构的600余位科学家，历时近20年、花费20亿美元才得以完成。中国的山东大学等高校和科研机构参与了这项工作。

山东大学校长徐显明介绍说，山东大学于2004年加入AMS项目组，全面负责其热系统的研究与设计，山东大学程林教授担任AMS热系统的首席科学家。近年来，山东大学先后有30余位学者和博士研究生长期在位于日内瓦的欧洲核子中心工作，并圆满完成任务。