5月21日下午，2023年大湾区科学论坛在广州南沙开幕。诺贝尔物理学奖得主、中国科学院外籍院士丁肇中以“我所经历的现代物理与我的体会”为题作主旨报告。
丁肇中，世界著名实验物理学家，他于1936年出生于美国，后随家人回到中国，幼年曾在重庆念书，后去往台湾，20岁那年赴美留学；于1974年发现第4种夸克的束缚态——J粒子，因此贡献，在1975年被美国政府授予洛仑兹奖，1976年被授予诺贝尔物理学奖。在领取诺贝尔奖时，他带来诺贝尔奖颁发历史上第一次中文演讲。
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21日下午，南沙湾滨海会议中心，在经久不衰的掌声中，头发花白的丁肇中缓缓走上讲台，再次少有地用中文作报告。
超过40页PPT，逾30分钟的演讲，87岁的他细细梳理了从1965年“测量电子半径”到最近“国际空间站的阿尔法磁谱仪（AMS）”的现代物理五个实验，并总结了五点体会：
第一，不要盲从专家的结论。
第二，做基础研究要对自己有信心，做你认为正确的事，自然科学的发展是多数服从少数，不要因为大多数人反对而改变你的兴趣。
第三，对意料之外的现象要有充分的准备。
第四，主持国际科学合作：
1、要选科学上最重要的题目，引起参加国科学家的最大兴趣。
2、对贡献大的国家，要有优先的认可，并使之得到国际上的公认，才能得到参加国政府长期的优先支持。
第五，自然科学的研究，是具有竞争性的，只有第一。
“与中国科学家合作半个世纪的体会是，中国有世界一流的实验物理学家。”在报告中，丁肇中仔细回顾了中国科学家参与国际合作研究的高光时刻，用一张张老照片，串起了现代物理发展的历程、中国科学家的持续贡献，更瞭望了无分国界的、人类探索宇宙的永恒之旅。
中国科学家承担AMS升级关键任务
“国际空间站的阿尔法磁谱仪（AMS）”是丁肇中分享的现代物理第五个实验，也是他安装于国际空间站上的国际合作大科学装置，目前唯一在太空长期运行的粒子物理精密磁谱仪。这个装置高5米、长4米、宽3米、重7.5吨，包含穿越辐射探测器、飞行时间探测器、硅微条探测器、磁体、电磁能量器、切伦科夫探测器，由欧洲和亚洲各国制造。
丁肇中说，中科院高能所是AMS实验的发起团队之一，以其为代表的中国科学家在AMS实验既往工作中做出重要贡献，他用一整张PPT致谢了这些科学家。例如王贻芳、陈和生、许宁生、王秋良等院士研制首个太空大型永磁体。而未来，中国科学家也在AMS升级中承担关键性的任务。
“宇宙是最广阔的实验室，而我们对宇宙的认识是有限的。”丁肇中指出，AMS升级工作必须在2027年之前完成，主要任务包括实现升级后收集数据的接收度增加到300%、在现有探测器基础上增加8平方米半导体探测器。其中，8平方米半导体探测器模块研制这项关键任务，由中科院高能所王建春研究员主持并联合山东高等技术研究院的许伟伟教授团队承担。
“中国有很多世界一流的实验物理学家，他们有想象力、有发展新技术及领导国际合作的经验和能力；他们可以主持最前沿的实验物理，继续为人类增长知识做出重要贡献。”丁肇中总结认为。
10年后有望确定暗物质的存在
丁肇中在主旨演讲中详细解读AMS最新发现。根据AMS目前收集的390万个正电子数据精确测量结果，高能量正电子能量分布与暗物质理论相符合。未来，升级后的接收度将增加300%。他认为，10年后AMS将有望证明高能正电子来源于暗物质，从而确定暗物质的存在。
2011年5月16日，AMS被航天飞机送上国际空间站，目的是研究宇宙线。据了解，宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子，是人类获取太阳系外物质样本的唯一渠道，被认为是传递“宇宙大事件”的信使和发现“宇宙加速器”的探针。
丁肇中称，宇宙线可以达到远高于地球上任何加速器能达到的最高能量。带电宇宙线有质量，它们会被100公里厚的地球大气层吸收，无法在地面上精确研究带电宇宙线的性质。为测量宇宙线的电荷正负等基本特性，需要在外太空运行磁谱仪。
在探索宇宙线起源方面，AMS发现，一级宇宙线在恒星内由核聚变产生，并在恒星爆炸过程中（如超新星）被加速到很高能量。第一类氦、碳、氧随着刚度的增加发生完全相同的变化。第二类氖、镁、硅随着刚度有另一种变化。二级宇宙线，由一级宇宙线和星际物质的碰撞产生，也有两个类别。
AMS要解决的另一个基本问题是认识宇宙线重质量反物质起源。“如果宇宙起源于大爆炸，大爆炸之前是真空，大爆炸之后应该有相同数量的物质与反物质。”丁肇中提出，反物质存在不是问题，问题是有没有反物质组成的宇宙？
他介绍，目前AMS发现，反氦事例率非常低，每1亿个氦数据中，只有1个反氦。未来10年，AMS将继续收集数据，为反氦事例的起源提供确定性的结果，并寻找反碳和反氧事例，寻找原初反物质。此外，到2030年，AMS将为碳、硼、氧、氖、镁、铁、硅等29种元素提供完整而准确的能谱，并为全面的宇宙线理论奠定基础。
“宇宙是最广阔的实验室，而我们对宇宙的认识是有限的。AMS所有的观测结果都与现有的宇宙线理论不符，带来了对宇宙的新认识。AMS将不断扩展，颠覆我们对宇宙的认识。”丁肇中说。
文/广州日报·新花城记者：方晴、黄岚、黎慧莹
图/广州日报·新花城记者：苏俊杰
