丁肇中：科學(xué)就是多數(shù)服從少數(shù)
中國新聞周刊記者/霍思伊
發(fā)于2023.5.29總第1093期《中國新聞周刊》雜志
“我想丁肇中教授不需要更多的介紹了。”5月16日上午，在中國科學(xué)院高能物理研究所舉辦的“高能論壇”上，所長王貽芳這樣“介紹”后，臺下掌聲雷動。
丁肇中對觀眾點(diǎn)頭示意。在熟悉他的人看來，過去十多年，丁肇中似乎沒有太多變化。他照舊一身黑色西裝，頭發(fā)花白但打理利落，講中文時(shí)慢聲細(xì)語，聲音不大，但篤定，說話時(shí)習(xí)慣雙手合十在胸前，顯示出一種從容而游刃有余。時(shí)間仿佛在他身上凝固了。
和大多數(shù)物理學(xué)家不同，今年87歲的丁肇中還活躍在科研第一線。他沒有退休，是一個(gè)超大型國際合作項(xiàng)目阿爾法磁譜儀(AMS)的首席科學(xué)家。該項(xiàng)目由他提出，歷經(jīng)波折，直到2011年真正步入正軌，這一年，丁肇中已經(jīng)75歲了。
過去12年，丁肇中每天早上七點(diǎn)起床，一直工作到晚上七八點(diǎn)，不分周末，極少社交，他幾乎把自己100%的精力投入到物理實(shí)驗(yàn)“這一件事”中。他頻繁出現(xiàn)在各種會議、論壇和電視節(jié)目中，定期介紹AMS的最新成果，并發(fā)表論文。
作為一名老者，丁肇中臉上的皺紋在增加，腰彎得更厲害了，但物理學(xué)家丁肇中一直沒變。數(shù)十年來，他一直在講述他的物理發(fā)現(xiàn)和物理觀。
《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》曾這樣評價(jià)他：“高能物理中有許多超級聰明與超級自我的科學(xué)家，丁肇中在這兩方面都鮮有對手�！�5月16日的演講中，丁肇中用一貫篤定的語氣說：“自然科學(xué)的發(fā)展是多數(shù)服從少數(shù)，只有極少數(shù)人把多數(shù)人的觀點(diǎn)推翻后，科學(xué)才能向前走。”
“把多數(shù)推翻的極少數(shù)”
丁肇中就是“把多數(shù)推翻的極少數(shù)”，他采取的辦法很簡單，就是實(shí)驗(yàn)。
“實(shí)驗(yàn)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，理論如果沒有實(shí)驗(yàn)的證明，是沒有意義的。當(dāng)實(shí)驗(yàn)推翻了理論以后，才可能創(chuàng)建新的理論，理論不可能推翻實(shí)驗(yàn)。過去400年，我們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解，大多來自實(shí)驗(yàn)物理�！�5月16日的演講一開場，丁肇中如此強(qiáng)調(diào)。一模一樣的話，他已說過太多遍。
1976年諾貝爾物理學(xué)獎的獲獎儀式上，丁肇中決定用中文演講。他說，中國有一句古話：“勞心者治人，勞力者治于人。”由于這種思想，很多發(fā)展中國家的學(xué)生們都偏向于理論的研究，而避免實(shí)驗(yàn)工作。事實(shí)上，自然科學(xué)理論不能離開實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，特別是，物理學(xué)是從實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的。
在物理學(xué)界金字塔尖的人物中，人人皆知，丁肇中是堅(jiān)定的實(shí)驗(yàn)主義者，實(shí)驗(yàn)既是他的基本價(jià)值觀，也是方法論。他自述，目前為止一共做了五個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)可以被歸為兩類：第一種是探索宇宙中最基本的結(jié)構(gòu)；第二種是尋找宇宙的起源，橫跨最微觀和最宏觀。
第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是測量電子的半徑。1965年，丁肇中剛結(jié)束歐洲核子研究中心(CERN)的博士后工作，回到美國，在哥倫比亞大學(xué)做講師。此時(shí)，他只有29歲，還是個(gè)非常年輕而“無名”的物理學(xué)家，但他想要挑戰(zhàn)權(quán)威。
根據(jù)量子電動力學(xué)(QED)理論，電子是沒有體積的，但1964年，美國哈佛和康奈爾大學(xué)的兩個(gè)團(tuán)隊(duì)，通過實(shí)驗(yàn)得出一個(gè)意外結(jié)果：電子半徑為10-13~10-14厘米，也就是說，電子是有體積的，量子電動力學(xué)是錯(cuò)誤的。
此結(jié)論一出，物理學(xué)界立刻產(chǎn)生震蕩，很多人站到QED的對面，但丁肇中卻對這一誘人的 “新結(jié)果”持懷疑態(tài)度。他認(rèn)為，這是一個(gè)關(guān)于物理基本觀念的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)镼ED是所有物理學(xué)中最準(zhǔn)確的理論。從法拉第到麥克斯韋，再到狄拉克，此前所有實(shí)驗(yàn)都和理論相符，難道都錯(cuò)了嗎？為了更審慎驗(yàn)證QED，他決定自己設(shè)計(jì)一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)方案，重新測量電子的半徑。
他拿著新方案去咨詢諾貝爾物理學(xué)獎得主、后來任費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室主任的利昂·萊德曼教授，對方給他潑冷水，說“想法有趣但實(shí)現(xiàn)起來非常困難”“至少要三四年”，對于實(shí)驗(yàn)要用的很多電子儀器，他以前從未用過，缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)�！拔艺J(rèn)為你不能做。”萊德曼斬釘截鐵地說，還和他賭了20美元。
但這并沒有改變丁肇中的想法。和此后的很多次一樣，他選擇相信自己。他跑到愿意接收他的德國電子同步加速器研究所(DESY)，僅八個(gè)月后，就有了結(jié)果：電子的半徑比10-14厘米要小，這意味著電子還是“沒有體積”，抑或更準(zhǔn)確的表述是無法測量，量子電動力學(xué)是正確的。又過了幾個(gè)月，在一場討論QED的國際高能物理會議上，哈佛、康奈爾團(tuán)隊(duì)各自做了長長的報(bào)告，丁肇中突然站起來向主持人提出，能否給他10分鐘做一個(gè)簡短報(bào)告。他用扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成功反駁了哈佛、康奈爾團(tuán)隊(duì)。后來，丁肇中收到了萊德曼寄來的20美元。
那場高能物理會上，現(xiàn)場被成功說服的人中，有一位物理學(xué)家叫理查德·費(fèi)曼。十年后，到生命盡頭仍保持孩子氣的費(fèi)曼給丁肇中寫了封信，他“質(zhì)問”道：“為什么諾貝爾獎要發(fā)給你？你所發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象是我沒有預(yù)料到也不了解的？”“我挑戰(zhàn)你去發(fā)現(xiàn)一些我可以理解的東西。”
這是1976年10月21日，丁肇中因發(fā)現(xiàn)J粒子而獲得諾貝爾物理學(xué)獎后的第三天，丁肇中成為繼楊振寧、李政道之后第三位獲得諾貝爾獎的華裔科學(xué)家。那一年，他年僅40歲。
J粒子的發(fā)現(xiàn)是丁肇中物理生涯中的第二個(gè)重要實(shí)驗(yàn)�，F(xiàn)在，我們都知道物質(zhì)的基本構(gòu)成，每個(gè)原子周圍都旋轉(zhuǎn)著一層層帶負(fù)電的電子，這是基本粒子家族中最先被發(fā)現(xiàn)的成員。原子內(nèi)的原子核，由質(zhì)子和中子構(gòu)成，再進(jìn)一步解剖，組成它們的單元叫夸克，也就是說，夸克是構(gòu)成自然界基本元素的最小的不可分割單元。當(dāng)然，這只是目前的結(jié)論，物理學(xué)家間流行的一種說法是，粒子就像洋蔥，剝掉一層之后，下面總會有另一層。
20世紀(jì)50~70年代，人類只發(fā)現(xiàn)了三種夸克。丁肇中覺得很奇怪，為什么沒有第四種、第五種？在當(dāng)時(shí)主流物理學(xué)界看來，這一想法既沒意義，也很難突破。有物理學(xué)家對他說：“這三種夸克已經(jīng)可以解釋所有已知的現(xiàn)象，為什么還要找第四個(gè)，沒有必要。”
從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)層面，要想尋找新的夸克，難度極大，對探測器的靈敏度和實(shí)驗(yàn)的精度都要求極高，丁肇中自己形容“相當(dāng)于北京下雨時(shí)，要在每秒鐘的100億個(gè)雨滴中找到一個(gè)紅色雨滴”。諾獎委員會在頒獎時(shí)也將這件事的難度描述為“在大型噴氣式飛機(jī)起飛時(shí)嘗試聽到一只蟋蟀的叫聲”。
丁肇中說：“我所做過的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，都有兩個(gè)特點(diǎn)：學(xué)理論的人都說這個(gè)實(shí)驗(yàn)沒有意義，學(xué)實(shí)驗(yàn)的人認(rèn)為這么困難的實(shí)驗(yàn)沒有人能做出來�！钡还苓@些，“做你認(rèn)為正確的事，不要因?yàn)榇蠖鄶?shù)人的反對而改變自己的正確想法�！倍≌刂姓f。
在幾乎被所有實(shí)驗(yàn)室拒絕后，美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室同意了他的請求。1974年，他果然發(fā)現(xiàn)了第四種夸克的存在，這就是J粒子，它的壽命比已知粒子長1萬倍，這是一種奇特的屬性。后來，第五種、第六種夸克也被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)在，微觀物質(zhì)世界的基本結(jié)構(gòu)清晰展現(xiàn)在我們眼前，這一結(jié)構(gòu)非常簡潔，由12種、三代基本粒子構(gòu)成，其中有六種夸克，六種輕子。
和其他等待幾十年才獲諾獎的科學(xué)家相比，丁肇中發(fā)現(xiàn)J粒子兩年后就獲獎，被認(rèn)為是“歷史上最快的獲獎?wù)咧弧薄?/p>
對自己的獲獎，丁肇中認(rèn)為“興奮蒙蔽了他們(諾獎委員會)的判斷”。他始終記得費(fèi)曼給他的那封信中還有一句話：“不要因?yàn)楂@獎，就認(rèn)為自己變成專家�！边@句話深遠(yuǎn)地影響了他。在“高能論壇”上，有提問者請他談對撞機(jī)的未來，哪些領(lǐng)域可能產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)，他說：“我不知道。”他從不談?wù)撟约翰涣私獾氖虑椤?/p>
“最重要的是，一定要認(rèn)為自己的能力是有上限的，要懷疑自己的能力，要時(shí)刻小心謹(jǐn)慎�！倍≌刂姓f，比如要知道儀器什么時(shí)候有不正常的現(xiàn)象，這樣就可以把這一塊的數(shù)據(jù)取消掉�！凹僭O(shè)儀器有故障而你不知道，就會得出錯(cuò)誤的結(jié)果�！�
和他共同獲諾獎的伯頓·里希特認(rèn)為丁肇中是“一個(gè)極其謹(jǐn)慎的人，對實(shí)驗(yàn)的所有細(xì)節(jié)都很在意”。在硬幣的另一面，《自然》雜志曾評論稱，丁肇中對細(xì)節(jié)的執(zhí)著導(dǎo)向了他充滿控制欲的管理風(fēng)格。
5月16日，丁肇中出席中國科學(xué)院高能物理研究所“高能論壇”。圖/中新
“科學(xué)上的事情不能用投票解決”
憑借一次次“光輝的戰(zhàn)績”，丁肇中搭建起了遍及全球的影響力。到1979年，丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的MARK-J實(shí)驗(yàn)在德國的PETRA正負(fù)電子對撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)了膠子。
如果說基本粒子是構(gòu)成物質(zhì)世界的“磚頭”，膠子就是“水泥”，負(fù)責(zé)“粘合”粒子，其作用是傳遞粒子間的相互作用。不過，與沒人預(yù)料到的J粒子不同，膠子的存在早已被預(yù)測，只是被丁肇中的實(shí)驗(yàn)最終驗(yàn)證了。
此時(shí)，他已是麻省理工學(xué)院 (MIT) 物理系的終身教授。1969年加入MIT時(shí)， 他唯一的條件是“允許在任何地方做實(shí)驗(yàn)”。獲得支持后，他得以在MIT任職的同時(shí)長期在歐洲工作。此時(shí)，他的第三個(gè)重要實(shí)驗(yàn)得以開展，這也是他牽頭組織的第一個(gè)全球合作項(xiàng)目，共有中國、美國、德國、西班牙和荷蘭五個(gè)國家的機(jī)構(gòu)參與。1979年9月，《紐約時(shí)報(bào)》頭版報(bào)道膠子的發(fā)現(xiàn)，文中特別提到：“27名中國科學(xué)家參加了這次實(shí)驗(yàn)，在核粒子的國際合作項(xiàng)目史上，這是第一次，也是中國的一大貢獻(xiàn)�！�
膠子的發(fā)現(xiàn)，開啟了此后半個(gè)世紀(jì)丁肇中和中國物理學(xué)家的合作，先后有近1000名中國科學(xué)家參與了他的實(shí)驗(yàn)，包括唐孝威、陳和生、鄭志鵬、王貽芳等人，他們回國后成為中國高能物理研究的中堅(jiān)力量。這一切的起始是1977年8月，剛復(fù)出不久的鄧小平對丁肇中建議，每年派10位中國科學(xué)家加入他的實(shí)驗(yàn)室。1978年1月起，一批批中國科學(xué)家被送了出去。1979年1月，中美正式建交，鄧小平來美的“破冰”之旅中，兩國正式簽訂《中美高能物理合作執(zhí)行協(xié)議》。
王貽芳1984年從南京大學(xué)原子核物理專業(yè)畢業(yè)后，被選入丁肇中在歐洲核子研究中心(CERN)的L3實(shí)驗(yàn)組。此時(shí)，丁肇中的研究地點(diǎn)已從德國轉(zhuǎn)移到瑞士日內(nèi)瓦近郊，這里坐落著一個(gè)周長達(dá)27千米的正負(fù)電子對撞機(jī)(LEP)，1989年正式投入使用。運(yùn)行時(shí)，能量分別達(dá)1000億電子伏特的正、負(fù)電子相撞，對撞時(shí)的溫度是太陽表面溫度的4000億倍，也是宇宙誕生最初的1000億億分之一秒時(shí)的溫度。丁肇中團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)非常巨大的L3探測器，有六層樓高，目的是尋找宇宙中最基本的粒子，研究宇宙的起源。
從1982年~2003年，丁肇中花了20年投入到L3實(shí)驗(yàn)中，這是他的第四個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。最后得出兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：宇宙中只有三種不同的電子和六種夸克；電子和夸克都沒有體積，半徑都小于10-17厘米。L3實(shí)驗(yàn)共發(fā)表了300篇文章，有300人因此獲得博士學(xué)位，但丁肇中仍覺得“相當(dāng)不幸”，因?yàn)樗薪Y(jié)果都與標(biāo)準(zhǔn)模型一致，這是他不想看到的。他說，當(dāng)實(shí)驗(yàn)與理論一致時(shí)，我們學(xué)到的東西是有限的。只有不一致時(shí)，科學(xué)才有新的進(jìn)展。
尤其令他不甘心的一點(diǎn)是，電子仍無法被測量。從1965年起，歷經(jīng)40多年，丁肇中才把電子半徑的范圍從10-14厘米縮小到10-17厘米，直到現(xiàn)在，他仍對此念念不忘。5月16日的采訪中，丁肇中對《中國新聞周刊》說，這是一個(gè)很簡單但卻非常奇怪的現(xiàn)象，我們每天都在使用電，但你去測電子的體積，卻永遠(yuǎn)找不到，永遠(yuǎn)比粒子的尺度要小。
L3實(shí)驗(yàn)中，丁肇中的國際合作團(tuán)隊(duì)更加龐大，共有美國、中國、蘇聯(lián)等19個(gè)國家的600多名科學(xué)家參與，中國的主要貢獻(xiàn)是精密儀器制造和物理分析。王貽芳參與了L3實(shí)驗(yàn)中重要的物理分析工作。5月16日下午，高能所舉辦的一場對談活動中，王貽芳說，MARK-J實(shí)驗(yàn)中，丁肇中有意把每個(gè)中國科學(xué)家分到實(shí)驗(yàn)的不同層面，覆蓋到整個(gè)高能物理實(shí)驗(yàn)的各種領(lǐng)域方向，這也是后來北京正負(fù)電子對撞機(jī)(BEPC)建設(shè)相對順利的原因。參與MARK -J實(shí)驗(yàn)的第一、二批人，日后都成為了BEPC和北京譜儀的核心骨干人員。“每個(gè)子系統(tǒng)的人都是從MARK-J訓(xùn)練出來的�！蓖踬O芳說。
王貽芳指出，中國高能物理的發(fā)展得益于國際合作，從丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的MARK -J實(shí)驗(yàn)開始，中國科學(xué)家迅速掌握了國際上最前沿的方法、技術(shù)和思想，并以最快速度融入到國際高能物理研究的大環(huán)境中。丁肇生在對談中還強(qiáng)調(diào)，中國不僅要積極參與別人主導(dǎo)的國際合作，還要主動出擊，“在什么地方合作也是非常重要的”。
5月16日上午的演講尾聲，他主動提起對撞機(jī)。他說，美國芝加哥的Tevatron正負(fù)質(zhì)子對撞機(jī)周長6.3公里，發(fā)現(xiàn)了第六種夸克。CERN的大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)周長27公里，實(shí)驗(yàn)過程中促發(fā)了互聯(lián)網(wǎng)的誕生，找到了希格斯粒子。美國的超導(dǎo)超級對撞機(jī)(SSC)周長是86公里，因?yàn)楣芾聿簧疲?993年被國會終止，之后很多美國優(yōu)秀的高能物理人才去了CERN，有的去了中國和日本。
“對我而言，中國高能所正在討論的100公里環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)(CEPC)是一個(gè)非常重要、超前的目標(biāo)，原因很簡單，對撞機(jī)的能量越高，越能發(fā)現(xiàn)意想不到的東西，這將會改變我們對宇宙的基本認(rèn)識�！�
盡管丁肇中的前輩、諾獎得主楊振寧對此持反對意見。楊振寧認(rèn)為，在一個(gè)發(fā)展中國家，花費(fèi)數(shù)百、上千億元去尋找“只存在于猜想中的粒子”不是一個(gè)聰明的做法。顯然，丁肇中不同意這點(diǎn)。
目前，為了對撞出更多希格斯粒子的CEPC仍停留在紙面上。按照初步設(shè)計(jì)方案，工程造價(jià)約400億元人民幣的第一階段建設(shè)原本應(yīng)在2022年開工，如果一切順利，第二階段將會升級為超級質(zhì)子對撞機(jī)(SppC)，能量超過LHC的7倍。
丁肇中說，“做新的事情總有人有不同的意見，不同的意見不是壞事。永遠(yuǎn)記住，人是向前走的，你不做，別人就會做，你就只能跟在別人后面�？茖W(xué)上的事情不能用投票來解決，我的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都遭到很多人反對，你去做，才能站到大家的前面�！�
“我拒絕你的拒絕”
“回顧你整個(gè)職業(yè)生涯，哪個(gè)實(shí)驗(yàn)是最重要或者說最基礎(chǔ)的？”
2020年7月，美國物理聯(lián)合會的口述歷史學(xué)家大衛(wèi)·齊格勒在一次采訪中這樣問丁肇中。他沒有猶豫地回答：“20 年或40年后，如果人們回顧我所做的事情，唯一值得一提的可能就是阿爾法磁譜儀(AMS)實(shí)驗(yàn)�！边@是他的第五個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，也是耄耋之年仍全身心投入的唯一工作。
1993年，美國的超導(dǎo)超級對撞機(jī)(SSC)項(xiàng)目徹底被國會取消，這對美國高能物理界來說，是一次巨大的挫敗，而對丁肇中個(gè)人，則是職業(yè)生涯的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。齊格勒問他，如果SSC順利通過，是否他永遠(yuǎn)不會參與AMS，他說，很有可能。
為觀察到更多預(yù)料不到的粒子，地面加速器必然走向更高能量。SSC失敗后，丁肇中有一天在日內(nèi)瓦附近的花園散步，突然想到，宇宙線的能量比地球上任何對撞機(jī)的能量都高得多，為什么不可以嘗試從地面轉(zhuǎn)向太空，直接探測宇宙線？宇宙最強(qiáng)的加速器就是宇宙本身。
1994年，丁肇中做出了一個(gè)重大決定，他選擇去做AMS�！叭澜缒軌蚩辞暹@個(gè)過程的人不超過10個(gè)�！蓖踬O芳在5月16日下午的對談中這樣說。作為丁肇中曾經(jīng)的學(xué)生和長期合作伙伴，王貽芳對《中國新聞周刊》說，丁肇中在決定要做宇宙線的實(shí)驗(yàn)后，當(dāng)時(shí)考慮了兩種方案，一個(gè)是太空，一個(gè)是地面，他還研究了中國西藏地區(qū)羊八井的地面宇宙線實(shí)驗(yàn)。最終，他做了一個(gè)超出所有人想象的決定，就是“上天”。
王貽芳解釋說，丁肇中當(dāng)時(shí)認(rèn)為，地面宇宙線實(shí)驗(yàn)有相當(dāng)多困難，因?yàn)橛钪婢�有質(zhì)量，進(jìn)入地球后會被大氣層吸收，地面實(shí)驗(yàn)無法直接測量，只能通過模型反推，不太容易得出可靠、定量的科學(xué)結(jié)論。太空雖然在技術(shù)上難度很高，但測量精度很高，所以在地面和太空間，他選擇了太空。
雖然說丁肇中的每次實(shí)驗(yàn)都遭到了很多人的反對，但在歷次反對中，AMS遇到的阻力最大，一方面是因?yàn)樗碾y度，丁肇中自己曾總結(jié)：“這是他做過的最復(fù)雜、技術(shù)上最具挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)。”另一方面是因?yàn)樗^于大膽的實(shí)驗(yàn)構(gòu)想：將磁譜儀送入太空，在丁肇中之前，從沒有人敢這么想過。
為了“上天”，丁肇中設(shè)計(jì)了全新的實(shí)驗(yàn)方案，首先，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是精確測量宇宙線上的電荷、質(zhì)量和動量。辦法是將一個(gè)磁譜儀，也就是磁鐵送入國際空間站，帶電粒子穿越磁譜儀后，其質(zhì)量和電荷的軌跡受磁場影響會發(fā)生彎曲。
但一個(gè)繞不開的難題是磁譜儀送入太空后，會受到地球磁場的影響發(fā)生偏轉(zhuǎn)，就好像天上有一個(gè)大號指南針，“一頭指北，一頭指南，這也是多少年來大家都想把磁譜儀放到天上卻沒有成功的原因。”“高能論壇”的演講中，丁肇中解釋道。
為了讓磁譜儀在天上不轉(zhuǎn)，丁肇中團(tuán)隊(duì)在磁鐵的設(shè)計(jì)上獨(dú)辟蹊徑：在上部有一個(gè)順時(shí)針的磁場，下部是逆時(shí)針磁場，組合起來，從外部來看，磁場消失了，這就是永磁體。作為AMS實(shí)驗(yàn)中的最核心設(shè)備，永磁體由中國科學(xué)院電工研究所、高能所和中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院在北京設(shè)計(jì)、研制并進(jìn)行模擬測試。
AMS是第一個(gè)發(fā)射到太空中的磁譜儀，也是目前太空運(yùn)行的最強(qiáng)大、最靈敏的粒子物理探測器，它的終極目標(biāo)是尋找暗物質(zhì)和反物質(zhì)宇宙，如果成功，它將真正揭開宇宙的起源之謎。
1995年4月，AMS的第一次飛行實(shí)驗(yàn)獲NASA批準(zhǔn)。1998年6月，美國“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機(jī)載著AMS-01在太空中飛行了10天，成功收集了100小時(shí)數(shù)據(jù)。這只是一次飛行實(shí)驗(yàn)，但證明了在太空探測高能粒子的可行性。
2003年“哥倫比亞號”飛機(jī)失事后，美國宇航局(NASA)決定將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向火星探測。2005年，AMS的發(fā)射計(jì)劃被從航天飛機(jī)的任務(wù)清單上刪除，但丁肇中沒有放棄這一計(jì)劃。據(jù)參與過L3實(shí)驗(yàn)的CERN物理學(xué)家大衛(wèi)·斯蒂克蘭德回憶，丁肇中有一次要求美國能源部升級LEP的實(shí)驗(yàn)，提議被拒絕了，“丁肇中站起來說，我拒絕你的拒絕”。
丁肇中一邊讓分布在世界各地的合作機(jī)構(gòu)繼續(xù)建造AMS組件，另一邊在華盛頓市中心的五月花酒店長期租下一個(gè)房間，作為他的“游說辦公室”。他邀請眾多議員進(jìn)入房間，當(dāng)著他們的面，他打開布滿了文件和圖表的筆記本，用做好的PPT陳述AMS的重大意義。2005年，在參議院委員會面前，他同樣用五分鐘和九張透明膠片說服了在場的很多議員。
王貽芳對《中國新聞周刊》說，丁肇中的口才很出眾，他講的內(nèi)容從不人云亦云，有時(shí)候非常出人意料。而且他經(jīng)常能以通俗易懂的方式把一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)問題解釋清楚，讓人們對此沒有疑問。“尤其在給政府官員做報(bào)告時(shí)，他說服美國能源部、NASA的能力是很罕見的�！�
2007年，在丁肇中的請求下，美國能源部組織了一次評審會�！拔乙蟊仨氄沂澜缟系谝涣鞯目茖W(xué)家來評審，比如諾貝爾獎獲得者、國家科學(xué)院院士或頂尖的航天工程師，和我面對面討論，因?yàn)橐涣鞯目茖W(xué)家可以向前看，對未來有感知。一般的科學(xué)家第一反應(yīng)則是錢給你了，我怎么辦。不出我所料，評審會上，參與的很多人和我有過競爭，但最后都同意做AMS�！倍≌刂性凇案吣苷搲钡难葜v中回憶。
2008年，按照估算，全世界投在AMS上的錢已達(dá)到了15億美元。丁肇中在五月花酒店的房間內(nèi)接待了《自然》雜志的記者并對他說：“目前除了這件事(AMS)，其他什么我都不做，我對項(xiàng)目出現(xiàn)的所有問題負(fù)責(zé)。”之后，《自然》講述了丁肇中與AMS的故事，標(biāo)題叫《丁肇中的最后一搏》，這一年，他72歲。
2008年6月18日，美國國會一致通過了H.R. 6063法案，要求NASA“增加一個(gè)額外的航班，將AMS-02運(yùn)送到國際空間站”。AMS-02起飛前幾天，丁肇中要求發(fā)射臺里所有工作人員都離他遠(yuǎn)一點(diǎn)，他獨(dú)自想了好幾個(gè)鐘頭，回憶過去16年里的每一個(gè)重要決定，有沒有錯(cuò)誤的決定，有沒有值得懷疑的地方，如果不能肯定萬無一失，就不能讓它起飛。2011年5月16日，一架航天飛機(jī)載著AMS-02正式升空。
12年后，丁肇中在“高能論壇”上回憶起這段過往，他指出，暗物質(zhì)是宇宙的主體，占到宇宙總重量的90%以上，但人類還觀測不到。在AMS運(yùn)行的12年中，我們已經(jīng)獲得了390萬數(shù)據(jù)，能量范圍從1~1萬億電子伏特，實(shí)驗(yàn)精確度是1%，數(shù)據(jù)誤差非常小，而觀測到的高能量正電子能量分布與暗物質(zhì)理論“基本符合”，“但還不能說100%找到了暗物質(zhì)”。
他對《中國新聞周刊》解釋說，暗物質(zhì)有很多理論，一種理論假設(shè)暗物質(zhì)是重質(zhì)量粒子，實(shí)驗(yàn)結(jié)果目前和這一理論相符，但基于數(shù)據(jù)的誤差，并不能排除所有其他理論，未來需要更多的數(shù)據(jù)去確定暗物質(zhì)的存在。因此，AMS正在升級，計(jì)劃將數(shù)據(jù)的接收度增加300%，“再過十年之后，應(yīng)該可以排除絕大多數(shù)理論”。
王貽芳推測，如果AMS真的發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)，就意味著超出標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理誕生，至于暗物質(zhì)是否是以粒子的形式存在，這只是一種可能性。
由于國際空間站的退役時(shí)間從2024年延遲到2030年，AMS-02也將繼續(xù)工作到2030年。這也意味著，至少到2030年之前，丁肇中還無法退休。他的妻子蘇珊告訴《中國新聞周刊》，丁現(xiàn)在常駐日內(nèi)瓦的AMS辦公室，隔幾周回一次MIT，從新冠大流行至今，他延續(xù)了每天和全球各地的同事在Zoom上持續(xù)數(shù)小時(shí)開會的習(xí)慣，以審查實(shí)驗(yàn)的方方面面�！澳悴荒芟氘�(dāng)然。十年沒出問題，不代表明天就不會出問題�！倍≌刂薪邮荦R格勒采訪時(shí)說。
“所以，現(xiàn)在每天你都在為可能出現(xiàn)的問題做準(zhǔn)備？”齊格勒問。
“是的�！�
《中國新聞周刊》2023年第19期
