AMS實(shí)驗(yàn)最新成果公布暗物質(zhì)發(fā)現(xiàn)只差一步

丁肇中教授

9月21日，中國(guó)大陸第一所參與阿爾磁譜儀實(shí)驗(yàn)AMS(Alpha Magnetic Spectrometer)項(xiàng)目合作的高?！獤|南大學(xué)召開新聞發(fā)布會(huì)，發(fā)布了丁肇中教授主持的AMS項(xiàng)目的最新研究成果。此項(xiàng)研究成果證明了暗物質(zhì)存在實(shí)驗(yàn)的6個(gè)有關(guān)特征中，已有5個(gè)得到確認(rèn)，進(jìn)一步顯示宇宙射線中過量的正電子可能來(lái)自暗物質(zhì)。這也是AMS實(shí)驗(yàn)自19年前啟動(dòng)以來(lái)，第二次正式公布研究結(jié)果。

AMS實(shí)驗(yàn)由美籍華人物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者丁肇中教授主持，希望通過收集暗物質(zhì)碰撞過后產(chǎn)生的正電子來(lái)尋找暗物質(zhì)，全球有15個(gè)國(guó)家的56個(gè)研究機(jī)構(gòu)參與其中。從2002年起，東南大學(xué)就參與了AMS項(xiàng)目與丁肇中教授合作，包括AMS探測(cè)器的合作研制和建立東南大學(xué)AMS數(shù)據(jù)處理和分析中心（AMS-SOC），為尋找暗物質(zhì)發(fā)揮了重要的作用。

自2011年5月AMS探測(cè)器升空以來(lái)，目前已累計(jì)接收到來(lái)自國(guó)際空間站的數(shù)據(jù)107TB，未來(lái)十年的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總量將達(dá)到4PB，對(duì)這些海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析是一個(gè)典型的科學(xué)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，同時(shí)也是AMS實(shí)驗(yàn)當(dāng)前工作的重中之重。

在過去的44個(gè)月里，AMS實(shí)驗(yàn)已經(jīng)收集了540億個(gè)宇宙射線數(shù)據(jù)，經(jīng)過對(duì)其中410億個(gè)宇宙射線的分析，發(fā)現(xiàn)正電子占所有電子的比例達(dá)到一定水平之后就不再上升；同時(shí)，宇宙射線中正電子和負(fù)電子的數(shù)量以及隨能量而發(fā)生的變化趨勢(shì)并不對(duì)等。這一結(jié)果和與以往各國(guó)科學(xué)家得出的結(jié)論不同。丁肇中教授認(rèn)為這是半個(gè)世紀(jì)以來(lái)在宇宙射線觀測(cè)中得出的最重要發(fā)現(xiàn)。在找到正電子比例峰值之后，接下來(lái)AMS實(shí)驗(yàn)將繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，直到其比例開始下降，然后通過下降的速度來(lái)判斷正電子是否來(lái)源于暗物質(zhì)。

據(jù)了解，東南大學(xué)通過探測(cè)正電子來(lái)尋找暗物質(zhì)。從410億個(gè)數(shù)據(jù)中尋找這樣的正電子，目前觀測(cè)到的約有1000萬(wàn)個(gè)，相當(dāng)于沙中淘金。這個(gè)搜尋的過程，就要靠數(shù)據(jù)分析。首先，AMS探測(cè)儀探測(cè)到太空中“流竄”的粒子。產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，帶電粒子穿越探測(cè)器時(shí)，探測(cè)器的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)它施加洛侖茲力使之發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)會(huì)將數(shù)據(jù)（軌跡、路徑和偏轉(zhuǎn)的角度）采集下來(lái)傳輸?shù)矫绹?guó)國(guó)家航空航天局（NASA）。然后，NASA傳輸?shù)轿挥谌諆?nèi)瓦的歐洲核子研究中心。接收后，數(shù)據(jù)傳到東南大學(xué)進(jìn)行分析（判斷粒子飛行的時(shí)間和角度，來(lái)判斷粒子的質(zhì)量和帶電性，確定是什么粒子，是否是暗物質(zhì)或者反物質(zhì)組成）。

據(jù)東南大學(xué)參與該計(jì)劃的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、東南大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)羅軍舟教授介紹，截止目前，東南大學(xué)AMS-SOC在第一輪和第二輪實(shí)驗(yàn)中，處理和分析的數(shù)據(jù)總量超過556TB，累計(jì)貢獻(xiàn)超過85萬(wàn)CPU小時(shí)，在AMS全球六個(gè)地區(qū)（中國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙、法國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣）數(shù)據(jù)處理中心排行第一。

為了把這項(xiàng)工作做好，東南大學(xué)在云計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域進(jìn)行了長(zhǎng)期深入的研究，先后投入經(jīng)費(fèi)2500萬(wàn)元，搭建了面向大數(shù)據(jù)處理的云計(jì)算平臺(tái)，并提供虛擬化和高性能混合計(jì)算環(huán)境?；诖?，東南大學(xué)成功構(gòu)建了AMS實(shí)驗(yàn)在亞洲地區(qū)乃至世界范圍內(nèi)最主要的數(shù)據(jù)處理和分析中心，總體規(guī)模達(dá)5500 CPU核，920TB存儲(chǔ)，峰值浮點(diǎn)計(jì)算能力每秒70萬(wàn)億次。

未來(lái)，東南大學(xué)將繼續(xù)深入開展AMS實(shí)驗(yàn)大數(shù)據(jù)處理的相關(guān)工作，進(jìn)一步攻克面向AMS的云計(jì)算及大數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)，積極推動(dòng)AMS實(shí)驗(yàn)探索暗物質(zhì)來(lái)源的進(jìn)程，同時(shí)還將有效促進(jìn)我國(guó)在面向科學(xué)計(jì)算的大數(shù)據(jù)處理以及云計(jì)算等相關(guān)領(lǐng)域的研究水平與技術(shù)創(chuàng)新，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

（資料來(lái)源：人民網(wǎng)、搜狐網(wǎng)等）