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磁譜儀解析》找反物質 送磁鐵上太空
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Luke-Skywalker
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磁譜儀解析》找反物質 送磁鐵上太空
2008/11/19 
【聯合報╱本報記者楊正敏】
 
AMS是後年升空的太空站上,唯一的大型科學實驗,圖為模擬圖。
 
美國總統布希10月簽署美國國會通過的法案,由諾貝爾獎得主中央研究院院士丁肇中主持的AMS(Alpha磁譜儀)計畫探測器,確定在2010年搭載太空梭升空,安裝在國際太空站上,尋找宇宙中的反物質。

丁肇中說,今年六月國會通過法案,確定2010年將AMS探測器帶上太空。

除了布希在10月15日簽署外,在美國大選前,這項計畫也已經獲得勝選的民主黨歐巴馬陣營支持。

丁肇中主持的AMS磁質譜儀實驗,結合了來自中國、台灣、俄羅斯、芬蘭、法國、德國、義大利和瑞士等十多個國家,60個大學和研究所,共有超過600位的科學家合作,也是太空站上唯一的大型國際合作實驗。

丁肇中說,最高能量的粒子來自宇宙。他解釋,宇宙射線到地面要經過100公里的空氣,約等於10公尺深的水,在60公里平方的測量面積下,目前已探測到10億兆電子伏特(TeV)的宇宙射線。

而現在最大的加速器─歐洲粒子物理研究中心的大強子對撞機(LHC),只能產生7TeV 的粒子,可見得宇宙射線粒子能量之高。

太空有兩種宇宙射線,一種是光,另外一種是帶電宇宙射線。光已經測量了超過50年,哈伯望遠鏡就是光的探測器。相較之下,帶電宇宙射線是尚未探索的科學領域。

宇宙上可以測量的宇宙射線能量,當然要比地面上高多了,丁肇中說,AMS的主要任務,就是去太空探測宇宙射線,這是比所有加速器產生的能量更高,是TeV級的太空粒子探測器。

丁肇中強調,AMS的「科學目標」是找尋太空中的反物質。他解釋,現在認為宇宙是大爆炸形成,爆炸前是真空,有物質就有反物質,否則加起來不會是真空。

他說,AMS三年可以收集廿億個粒子,如果找不到反物質,代表宇宙邊緣沒有反物質,這就是一個發現,可能宇宙不是大爆炸來的。

AMS另一個科學目的是研究暗物質的起源。丁肇中解釋,90%的物質是看不見的,所以叫暗物質,現在認為暗物質是一種新的粒子,最高能量的粒子來自宇宙,AMS會在比所有的加速器能量更高的狀況下,找尋暗物質。


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NASA計畫 台灣太空邁大步
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NASA計畫 台灣太空邁大步

 中央社╱中央社 2011-04-28 09:24

(中央社記者曾依璇台北28日電)美國太空梭計畫進入尾聲,「奮進號」的最後一次任務,卻是台灣參與國際太空計畫的重大突破。中科院參與研發的太空磁譜儀將隨奮進號進入太空,讓台灣在太空發展邁前一大步。

奮進號(Endeavour)將於美國時間4月29日最後一次升空,重要任務之一就是將諾貝爾物理獎得主、中央研究院院士丁肇中主持計畫、台灣國防部軍備局中山科學研究院參與研發的太空磁譜儀(Alpha Magnetic Spectrometer, AMS),放上國際太空站運作。

太空磁譜儀用於偵蒐宇宙中的射線粒子,尋找反物質(antimatter)及暗物質(dark matter),若能成功,將可證明1920年代美國天文學家哈柏(EdwinHubble)的發現,及所衍生出的宇宙大爆炸(Big Bang)理論,並有助解開宇宙形成之謎,是科學史上一大突破。

丁肇中主持的AMS計畫,全球有16國、600名科學家參與,代表中華民國的中科院也是核心計畫一員,研發完成太空磁譜儀中最具關鍵角色的電子系統,令先進國家科學家眼睛為之一亮。

電影「世界末日」(Armageddon)中,有一幕讓在AMS計畫中負責電子系統的中科院計畫主持人荊溪暠耿耿於懷。他接受中央社專訪時表示,那一幕是太空人拿榔頭修理故障的電腦,邊敲邊說著「不管哪國的電腦,都是台灣製造」,然而在真實世界的AMS計畫中,中科院一出手,研發品質讓各國讚譽有加。

荊溪暠自2001年正式接手AMS計畫,當時計畫已進入第2期。他回憶,計畫第1期的電子系統原本由某歐洲國家負責研發,但進度一直落後,丁肇中回台找上中科院試做,在1998年與歐洲原承做國同時完成電子系統。

一般認為,歐洲技術較先進,中科院的成品被視為備胎。但荊溪暠說,誰也沒料到歐洲國家研發的電子系統未通過組合測試,中科院的系統卻一試成功,受到國際矚目,從此在跨國會議中,「台灣的發言是很有份量的」。

荊溪暠解釋,這套電子系統被丁肇中形容為「AMS的頭腦」,為計畫核心一部分,包括控制電路、電源、地面傳輸、資料處理等,負責將偵測器收集到的資料,轉成電子信號、過濾雜訊、傳回地面;若出了問題,所有資料等於白費,可見其重要性。

AMS升空計畫曾一波三折,先後因美國遭受911恐怖攻擊、太空梭哥倫比亞號(Columbia)失事和美國投入戰爭等因素,刪減太空研究預算,造成太空梭任務暫停而數度延宕。荊溪暠說,當時許多參與計畫的科學家都非常失望,但丁肇中仍積極投入。

荊溪暠表示,丁肇中極為重視這項計畫及台灣的參與,不但親自出席每場在台灣召開的會議,且積極遊說美國國會,爭取任何可讓AMS放上太空的機會。

2008年美國總統大選,丁肇中分別聯繫歐巴馬(Barack Obama)、馬侃(John McCain)兩大競選陣營,希望不論誰當選,都能支持增派太空梭將AMS送上太空,雙方陣營都正面回應,後來歐巴馬當選美國總統,也確實履行承諾。

中科院首度參與的美國國家航空暨太空總署(NASA)相關計畫,在荊溪暠及中科院人員手中成形,10年的心血即將在太空執行任務,荊溪暠心中充滿感動,並已赴美,親眼見證奮進號帶著台灣參與研發製造的太空磁譜儀升空。

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宇宙如何構成 丁肇中要解密
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宇宙如何構成 丁肇中要解密

中央社╱中央社 2010-11-18 00:14

(中央社台北17日電)美國國家航空暨太空總署(NASA)和華裔物理學家丁肇中經16年努力,投入經費達15億美元,如今即將展示成果。

「紐約時報」(The New York Times)昨天報導,佛羅里達州甘迺迪太空中心放著1個狀如集雨桶的龐然大物,那是包括磁鐵、線路、鐵、鋁、矽和電子零件在內的8噸組合物,即將進行最大手筆和最複雜的航向太空實驗。

這項實驗如果成功,將使太空總署向前邁進1大步,以期有朝一日解開宇宙構成之謎;這也將使國際太空站以及最後1次伸張雄心壯志的丁肇中享受科學的榮耀。但若失敗,將使批評者振振有辭,此輩認為這項實驗只是個醜聞。

上述8噸裝置稱為「反物質太空磁譜儀」(AlphaMagnetic Spectrometer,AMS),在設計上是要篩檢在太空中穿梭、名為宇宙射線的高能粒子。太空梭「奮進號」(Endeavour)明年2月27日將把磁譜議送上太空站的永久性安放位置,但其真正目的地是個假想的宇宙。

高中教科書指出,宇宙是由原子和分子、質子和電子、星球與銀河構成;但過去數十年來,天文學家已心不甘情不願地論定,這一切只是覆蓋在1個大出許多領域上的薄紗,而這個領域是看不見的「暗黑物質」(dark matter),此種物質的重力決定宇宙的結構。

科學家說,丁肇中等人如果幸運,磁譜儀將證實,其他人造衛星和氣球近年來所記錄到的神秘信號是由這種暗黑物質發出,從而證明,迄今僅屬理論的粒子和力量確實存在。

即使暗黑物質並非如理論般描述,能了解大自然的構成,他日仍可能會有人人想像不到的用途。比如愛因斯坦(Albert Einstein)提出的彎曲時空連續體就一樣令人難解,但對他身後數十年發明的全球定位系統(GPS)而言,是發揮功能的關鍵。

磁譜儀也有可能發現更為怪異的狀況,丁肇中說,「真正的發現是超越現有的知識」。現年74歲的丁肇中曾獲諾貝爾物理學獎,現任教麻省理工學院,也是這項宇宙射線研究計畫的負責人。

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建造宇宙射線探測器 台灣扮重要角色
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建造宇宙射線探測器 台灣扮重要角色 

中央社╱中央社 2010-02-13 11:37

(中央社記者周盈成日內瓦12日專電)世上第1具預計進入太空的高能粒子探測器「阿爾法磁譜儀」(AMS)即將進行真空環境測試。台灣的多個研究單位在這項尖端物理實驗扮演重要角色。

AMS實驗是由諾貝爾物理學獎得主、美國麻省理工學院(MIT)教授丁肇中領導,計畫要用太空梭把1組探測器帶上國際太空站(ISS),用3年時間在太空軌道中偵測宇宙射線,以助解開關於「反物質」、「暗物質」等宇宙奧秘。

探測器在日內瓦市郊的歐洲粒子物理研究中心(CERN)組裝完成並經過部分測試後,今天踏上第1段旅程,被載往歐洲太空總署(ESA)位於荷蘭諾德威克(Noordwijk)的研究與科技中心。這段慎重的行程預計要花6天。

在CERN的新聞稿中,丁肇中指出,這1步「是AMS非常重要的里程碑」,因為這是探測器第1次在真空中測試。接下來可能再返回CERN做最後檢查,才運往美國甘迺迪太空中心,預計在7月乘著發現號太空梭升空。

據CERN表示,AMS實驗有15國的研究機構共同投入,其中參與探測器建造的有法國、德國、義大利、葡萄牙、西班牙、瑞士、中國、台灣、美國。來自台灣的研究機構包括中央研究院物理研究所、中山科學研究院、中央大學、成功大學、交通大學、國家太空中心。

中研院研究副技師林志勳接受中央社訪問說,台灣參與的可分為3大部分。首先是電子系統。AMS大部分電子設備都是在中山科學院生產,主電腦跟用來過濾探測器所收到訊號的觸發系統,則是從設計、製造到測試,由中研院、中大、中山科學院跟MIT合作進行。

再來是熱控系統。林志勳解釋,由於在太空中沒有對流,機件散熱要靠傳導,同時因太空站繞著地球轉,會有熱循環,中山科學院跟太空中心負責以電腦進行熱模型分析。幾天後要在荷蘭做的,主要就是整具探測器在真空中的熱平衡測試,驗證這些模型。

另外,漢翔公司承製了地面支援設備跟散熱板等大型結構體。

林志勳說,AMS是個非常重要的實驗,台灣也在參與過程中,把做探測器的技術提升到太空等級,並且從設計、製造,一直到後面的物理分析,都有能力做到。

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