5月21日下午，2023年大灣區科學論壇在廣州南沙開幕。諾貝爾物理學獎得主、中國科學院外籍院士丁肇中以“我所經歷的現代物理與我的體會”為題作主旨報告。
丁肇中，世界著名實驗物理學家，他于1936年出生于美國，后隨家人回到中國，幼年曾在重慶念書，后去往臺灣，20歲那年赴美留學；于1974年發現第4種夸克的束縛態——J粒子，因此貢獻，在1975年被美國政府授予洛侖茲獎，1976年被授予諾貝爾物理學獎。在領取諾貝爾獎時，他帶來諾貝爾獎頒發歷史上第一次中文演講。
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21日下午，南沙灣濱海會議中心，在經久不衰的掌聲中，頭發花白的丁肇中緩緩走上講臺，再次少有地用中文作報告。
超過40頁PPT，逾30分鐘的演講，87歲的他細細梳理了從1965年“測量電子半徑”到最近“國際空間站的阿爾法磁譜儀（AMS）”的現代物理五個實驗，并總結了五點體會：
第一，不要盲從專家的結論。
第二，做基礎研究要對自己有信心，做你認為正確的事，自然科學的發展是多數服從少數，不要因為大多數人反對而改變你的興趣。
第三，對意料之外的現象要有充分的準備。
第四，主持國際科學合作：
1、要選科學上最重要的題目，引起參加國科學家的最大興趣。
2、對貢獻大的國家，要有優先的認可，并使之得到國際上的公認，才能得到參加國政府長期的優先支持。
第五，自然科學的研究，是具有競爭性的，只有第一。
“與中國科學家合作半個世紀的體會是，中國有世界一流的實驗物理學家。”在報告中，丁肇中仔細回顧了中國科學家參與國際合作研究的高光時刻，用一張張老照片，串起了現代物理發展的歷程、中國科學家的持續貢獻，更瞭望了無分國界的、人類探索宇宙的永恒之旅。
中國科學家承擔AMS升級關鍵任務
“國際空間站的阿爾法磁譜儀（AMS）”是丁肇中分享的現代物理第五個實驗，也是他安裝于國際空間站上的國際合作大科學裝置，目前唯一在太空長期運行的粒子物理精密磁譜儀。這個裝置高5米、長4米、寬3米、重7.5噸，包含穿越輻射探測器、飛行時間探測器、硅微條探測器、磁體、電磁能量器、切倫科夫探測器，由歐洲和亞洲各國制造。
丁肇中說，中科院高能所是AMS實驗的發起團隊之一，以其為代表的中國科學家在AMS實驗既往工作中做出重要貢獻，他用一整張PPT致謝了這些科學家。例如王貽芳、陳和生、許寧生、王秋良等院士研制首個太空大型永磁體。而未來，中國科學家也在AMS升級中承擔關鍵性的任務。
“宇宙是最廣闊的實驗室，而我們對宇宙的認識是有限的。”丁肇中指出，AMS升級工作必須在2027年之前完成，主要任務包括實現升級后收集數據的接收度增加到300%、在現有探測器基礎上增加8平方米半導體探測器。其中，8平方米半導體探測器模塊研制這項關鍵任務，由中科院高能所王建春研究員主持并聯合山東高等技術研究院的許偉偉教授團隊承擔。
“中國有很多世界一流的實驗物理學家，他們有想象力、有發展新技術及領導國際合作的經驗和能力；他們可以主持最前沿的實驗物理，繼續為人類增長知識做出重要貢獻。”丁肇中總結認為。
10年后有望確定暗物質的存在
丁肇中在主旨演講中詳細解讀AMS最新發現。根據AMS目前收集的390萬個正電子數據精確測量結果，高能量正電子能量分布與暗物質理論相符合。未來，升級后的接收度將增加300%。他認為，10年后AMS將有望證明高能正電子來源于暗物質，從而確定暗物質的存在。
2011年5月16日，AMS被航天飛機送上國際空間站，目的是研究宇宙線。據了解，宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子，是人類獲取太陽系外物質樣本的唯一渠道，被認為是傳遞“宇宙大事件”的信使和發現“宇宙加速器”的探針。
丁肇中稱，宇宙線可以達到遠高于地球上任何加速器能達到的最高能量。帶電宇宙線有質量，它們會被100公里厚的地球大氣層吸收，無法在地面上精確研究帶電宇宙線的性質。為測量宇宙線的電荷正負等基本特性，需要在外太空運行磁譜儀。
在探索宇宙線起源方面，AMS發現，一級宇宙線在恒星內由核聚變產生，并在恒星爆炸過程中（如超新星）被加速到很高能量。第一類氦、碳、氧隨著剛度的增加發生完全相同的變化。第二類氖、鎂、硅隨著剛度有另一種變化。二級宇宙線，由一級宇宙線和星際物質的碰撞產生，也有兩個類別。
AMS要解決的另一個基本問題是認識宇宙線重質量反物質起源。“如果宇宙起源于大爆炸，大爆炸之前是真空，大爆炸之后應該有相同數量的物質與反物質。”丁肇中提出，反物質存在不是問題，問題是有沒有反物質組成的宇宙？
他介紹，目前AMS發現，反氦事例率非常低，每1億個氦數據中，只有1個反氦。未來10年，AMS將繼續收集數據，為反氦事例的起源提供確定性的結果，并尋找反碳和反氧事例，尋找原初反物質。此外，到2030年，AMS將為碳、硼、氧、氖、鎂、鐵、硅等29種元素提供完整而準確的能譜，并為全面的宇宙線理論奠定基礎。
“宇宙是最廣闊的實驗室，而我們對宇宙的認識是有限的。AMS所有的觀測結果都與現有的宇宙線理論不符，帶來了對宇宙的新認識。AMS將不斷擴展，顛覆我們對宇宙的認識。”丁肇中說。
文/廣州日報·新花城記者：方晴、黃嵐、黎慧瑩
圖/廣州日報·新花城記者：蘇俊杰
