AMS實驗最新成果公布暗物質發現只差一步

AMS實驗最新成果公布暗物質發現只差一步

丁肇中教授

9月21日，中國大陸第一所參與阿爾磁譜儀實驗AMS(Alpha Magnetic Spectrometer)項目合作的高校——東南大學召開新聞發布會，發布了丁肇中教授主持的AMS項目的最新研究成果。此項研究成果證明了暗物質存在實驗的6個有關特征中，已有5個得到確認，進一步顯示宇宙射線中過量的正電子可能來自暗物質。這也是AMS實驗自19年前啟動以來，第二次正式公布研究結果。

AMS實驗由美籍華人物理學家、諾貝爾獎獲得者丁肇中教授主持，希望通過收集暗物質碰撞過后產生的正電子來尋找暗物質，全球有15個國家的56個研究機構參與其中。從2002年起，東南大學就參與了AMS項目與丁肇中教授合作，包括AMS探測器的合作研制和建立東南大學AMS數據處理和分析中心（AMS-SOC），為尋找暗物質發揮了重要的作用。

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據107TB，未來十年的實驗數據總量將達到4PB，對這些海量數據存儲、處理和分析是一個典型的科學大數據應用，同時也是AMS實驗當前工作的重中之重。

在過去的44個月里，AMS實驗已經收集了540億個宇宙射線數據，經過對其中410億個宇宙射線的分析，發現正電子占所有電子的比例達到一定水平之后就不再上升；同時，宇宙射線中正電子和負電子的數量以及隨能量而發生的變化趨勢并不對等。這一結果和與以往各國科學家得出的結論不同。丁肇中教授認為這是半個世紀以來在宇宙射線觀測中得出的最重要發現。在找到正電子比例峰值之后，接下來AMS實驗將繼續收集數據，直到其比例開始下降，然后通過下降的速度來判斷正電子是否來源于暗物質。

據了解，東南大學通過探測正電子來尋找暗物質。從410億個數據中尋找這樣的正電子，目前觀測到的約有1000萬個，相當于沙中淘金。這個搜尋的過程，就要靠數據分析。首先，AMS探測儀探測到太空中“流竄”的粒子。產生大量的數據，帶電粒子穿越探測器時，探測器的磁場會對它施加洛侖茲力使之發生偏轉，同時會將數據（軌跡、路徑和偏轉的角度）采集下來傳輸到美國國家航空航天局（NASA）。然后，NASA傳輸到位于日內瓦的歐洲核子研究中心。接收后，數據傳到東南大學進行分析（判斷粒子飛行的時間和角度，來判斷粒子的質量和帶電性，確定是什么粒子，是否是暗物質或者反物質組成）。

據東南大學參與該計劃的項目團隊負責人、東南大學計算機科學與工程學院院長羅軍舟教授介紹，截止目前，東南大學AMS-SOC在第一輪和第二輪實驗中，處理和分析的數據總量超過556TB，累計貢獻超過85萬CPU小時，在AMS全球六個地區（中國、德國、意大利、西班牙、法國、中國臺灣）數據處理中心排行第一。

為了把這項工作做好，東南大學在云計算和大數據處理領域進行了長期深入的研究，先后投入經費2500萬元，搭建了面向大數據處理的云計算平臺，并提供虛擬化和高性能混合計算環境。基于此，東南大學成功構建了AMS實驗在亞洲地區乃至世界范圍內最主要的數據處理和分析中心，總體規模達5500 CPU核，920TB存儲，峰值浮點計算能力每秒70萬億次。

未來，東南大學將繼續深入開展AMS實驗大數據處理的相關工作，進一步攻克面向AMS的云計算及大數據處理關鍵技術，積極推動AMS實驗探索暗物質來源的進程，同時還將有效促進我國在面向科學計算的大數據處理以及云計算等相關領域的研究水平與技術創新，形成自主知識產權，提升國際競爭力。

（資料來源：人民網、搜狐網等）