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太空磁谱仪

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在太空中寻找反物质的国际科学实验计画。太空磁谱仪计画由华裔科学家丁肇中主持,包含由太空梭携带飞行的仪器原型AMS-01,及装置在国际太空站上的AMS-02。这个计画由来自16个国家数十个研究机构的数百位科学家共同参与,预计2010年开始运作,为期3年。

太空磁谱仪为一尖端粒子物理学实验,主要的科学目标是从宇宙射线中寻找「反物质」,另一个科学目的是研究「暗物质」的起源,以解开宇宙形成之谜。宇宙中的物质分为「正物质」和「反物质」,如负电子和正电子,两者基本性质相同,但电荷相反。由「质能变换」的定理可知,高能光子(能量)在适当的条件下可以转换为两个粒子(物质),一为正物质,另一为反物质,这个过程称作「对生」;但当基本性质相同的正反物质相遇,则会消失而转变为两个光子,这个过程称为「对灭」。天文学家相信,宇宙初生之时,应该有大量的正物质及反物质存在,但两者互相「对灭」,直到几乎所有的反物质都已经湮灭,仅存极为少量的正物质,才构成了我们这个以「正物质」为主的世界。因此要解开宇宙初启之谜,反物质存在的多寡数量就十分重要。这个计画中的太空磁谱仪运作的原理如下:当高能带电粒子进入仪器-,因为带电的关系受到磁场的影响,产生轨迹偏转。若带正电则粒子的轨迹向右偏转,带负电则会向左偏转,因此可由粒子运行轨迹判断捕捉到的粒子是正物质还是反物质。

1995年美国航空暨太空总署(NASA)同意在国际太空站(International Space Station)上装置太空磁谱仪,1998年仪器原型AMS-01先期登上「发现号」太空梭,进行资料收集实验飞行,提供了大气以外到离地380公里间的全新数据,发现赤道区的正电子数量是电子的4倍。2003年因哥伦比亚号太空梭失事,而使整体计画延迟,2008年美国政府签署法案,同意在2010年以太空梭将太空磁谱仪搭载升空,装置於太空站上,开始运作。

装置於国际太空站上的太空磁谱仪AMS-02重7吨,直径约3公尺,-有650个微处理器,30万个数据采集通道。磁谱仪采用低温超导磁铁,建立更强的磁场,以捕捉更高速的粒子,AMS-02的磁场强度约是AMS-01的16倍,具有远较AMS-01灵敏的侦测能力,被称为「测量带电粒子的哈柏望远镜」。

-有中央研究院、中央大学、中山科学院、成功大学等单位参与太空磁谱仪计画,其中中山科学院负责的电子系统获得高度肯定。除了中山科学院之外,中央研究院和中央大学负责电子系统的监造与物理特性分析,成功大学负责超导磁场量测与验证等工作,国家太空中心则负责仪器电子元件热分析测试,及支援仪器热控系统设计工作。

中文关键字:宇宙学 , 太空梭 , 丁肇中

英文关键字co-ology , Space S-uttle , Ting C-ao-C-ung

参考资料

    知识通讯评论月刊。2008。〈丁肇中的最後一役〉。《知识通讯评论月刊》,73: 14-19。 AMS计画。-ttp://.nspo.org.tw/2008c/projects/projectot-ers/AMS.-tm。AMS 02. -ttp://ams.cern.c-/。AMS. -ttp://-epsrv.p-y.ncu.edu.tw:8000/c_ams。

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