近日,諾貝爾物理學獎得主、美籍華人科學家丁肇中教授主持的阿爾法磁譜儀實驗項目(以下簡稱“AMS”)證明,暗物質存在實驗的6個有關特征中,已有5個得到確認,相關研究論文發(fā)表在最新版的美國《物理評論快報》上。
昨天,現(xiàn)代快報記者從東南大學獲悉,該校計算機科學與工程學院院長羅軍舟教授領銜的團隊,在捕捉暗物質影子的AMS項目中,完成了全球一半以上的數(shù)據(jù)處理量,相當于500萬部電影和30個中國國家圖書館的信息存儲量。
最新成果是什么?
暗物質的6個特征找到了5個
北京時間9月18日,諾貝爾獎得主、美籍華人物理學家丁肇中領導的阿爾法磁譜儀項目,在歐洲核子研究中心公布了最新研究成果,進一步顯示暗物質可能存在。這一成果發(fā)表在最新一期美國《物理評論快報》上,再次讓世界轟動。
據(jù)了解,丁肇中主持的AMS實驗通過收集宇宙射線,依靠云計算和大數(shù)據(jù)處理,來尋找暗物質留下的證據(jù),其中一個重要的線索就是正電子,而捕捉這個線索的就是AMS.
AMS迄今已運行40多個月,共搜集了540億個宇宙射線數(shù)據(jù)。它從410億個宇宙射線數(shù)據(jù)中捕捉到1000萬個電子和正電子。
東南大學計算機科學與工程學院院長羅軍舟領銜的技術團隊2002年與丁肇中合作,昨天,該院副教授東方告訴現(xiàn)代快報記者,恒星爆炸或其他天文現(xiàn)象會產(chǎn)生宇宙射線,這些射線穿越宇宙空間,最終抵達地球,宇宙射線由帶電粒子組成,不過這些粒子中很多都會在大氣層中被吸收,無法進行地面研究,但在大氣層外部,AMS將有能力對這些粒子進行篩選,尋找反物質和暗物質。
“粒子進入AMS后,逐層的探測器將測量粒子的質量、能量、速度,還會測量粒子的入射方向和穿越軌跡。”東方說,暗物質的碰撞會產(chǎn)生正電子,如果能捕捉到正電子,就可以印證暗物質的存在。為驗明暗物質的“真身”,科學家構建了一個理論模型,其中,暗物質有6個特征。
18日晚,丁肇中對記者表示,暗物質碰撞產(chǎn)生過量正電子有6個特征,其中開始點、上升速率、最高點等5個特征都已被阿爾法磁譜儀測量到,最后1個特征就是測量正電子產(chǎn)生率會不會突然下降。“是不是暗物質?要看最后一個結果。”
東大有什么貢獻?
東大完成了一半多的數(shù)據(jù)分析量
從410億個宇宙射線數(shù)據(jù)中,捕捉1000多萬個電子和正電子,這項比淘金還難的數(shù)據(jù)分析,是怎么完成的?
東方介紹,AMS探測器于2011年研究成功,并于當年5月16日發(fā)射成功,從此在國際空間站運轉。2011年5月19日以來,國際空間站將數(shù)據(jù)源源不斷傳輸?shù)降厍蛏?,進行數(shù)據(jù)分析。
2002年開始,東南大學作為中國大陸第一所參與AMS項目的高校與丁肇中教授合作,包括參與AMS探測器的合作研制和建立東南大學AMS-02數(shù)據(jù)處理和分析中心。
東方說,自2011年5月AMS探測器升空以來,目前已累計接收到來自國際空間站的數(shù)據(jù)107TB,未來十年的實驗數(shù)據(jù)總量將達到4PB.
“AMS實驗大致可以分為對于原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)重建和仿真數(shù)據(jù)的生成,我們完成整個AMS數(shù)據(jù)分析量在一半以上。”東方說。
東南大學計算機科學與工程學院院長羅軍舟教授介紹,截至目前,東南大學AMS-SOC在第一輪和第二輪實驗中,處理和分析的數(shù)據(jù)總量超過556TB,累計貢獻超過85萬CPU小時,在AMS-02全球六個地區(qū)(中國、德國、意大利、西班牙、法國、中國臺灣)數(shù)據(jù)處理中心排行第一。
這556TB相當于多大的數(shù)量級呢?東方打了個比方,如果按照1部電影約1G的容量來計算的話,556TB相當于處理了50多萬部電影的數(shù)據(jù),擁有30個中國國家圖書館信息存儲量。
東方說,從2002年與丁肇中團隊合作后,至今,東大已經(jīng)先后有約15位師生參與AMS項目,主要為云計算提供關鍵技術支撐,并利用云計算和大數(shù)據(jù)技術助力AMS以給出暗物質的有力證據(jù)。“目前,我們正在數(shù)據(jù)處理和分析中心進行擴容。”
科普一下
什么是暗物質?
暗物質是宇宙中看不見的物質?,F(xiàn)在我們看到的天體,要么發(fā)光,如太陽,要么反光,如月亮,但有跡象表明,宇宙中還存在大量人們看不見的物質。它們不發(fā)出可見光或其他電磁波,用天文望遠鏡觀測不到。但它們能夠產(chǎn)生萬有引力,對可見的物質產(chǎn)生作用。
迄今的研究和分析表明,暗物質在宇宙中所占的份額遠遠超過目前人類可以看到的物質。宇宙中最重要的成分是暗物質和暗能量,暗物質占宇宙25%,暗能量占70%,我們通常所觀測到的普通物質只占宇宙質量的5%.
探測暗物質有何意義?
暗物質被認為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的課題。目前,暗物質的存在已經(jīng)被人們普遍接受。人們認為暗物質促成了宇宙結構的形成,如果沒有暗物質就不會形成星系、恒星和行星,更談不上今天的人類了。探測和研究暗物質很可能導致物理學界新的革命。
如何探測?
暗物質的探測方法主要分為直接探測法和間接探測法。阿爾法磁譜儀項目則屬于后者。
阿爾法磁譜儀項目實際上是一個大型粒子物理實驗,首要目的是尋找宇宙中的暗物質及其起源。暗物質碰撞會產(chǎn)生額外的正電子,這些正電子的特征會被阿爾法磁譜儀精確地測量到。
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