山东
宇宙中的磷、氯、氩、钾、钙从何而来？一支平均年龄不到35岁的山东科研团队，找到了答案。
北京时间6月17日晚，由诺贝尔物理学奖得主丁肇中教授主持、山东高等技术研究院核心参与的国际空间站阿尔法磁谱仪（AMS）实验项目，公布最新成果。研究团队以前所未有的精度测量了上述五种宇宙线原子核的能谱，首次将能量范围扩展至万亿电子伏，并总结出一条新规律：目前已测的20种原子核能谱，均可归为两类初级成分和两类次级成分。这是探索宇宙元素起源的里程碑式发现。
难度有多大？AMS自2011年升空以来，累计记录超过2500亿个宇宙线数据。山东高等技术研究院研究员许伟伟和同事们历时近6年，从中精确筛选出100万个目标原子核样本。
更难的是分辨。宇宙线中的重原子核穿过AMS探测器时，会与探测器外围覆盖的薄层材料碰撞，像子弹穿过墙壁一样发生碎裂——一个铁原子核可能碎成氯，也可能碎成氩。探测器捕捉到一个信号，如何判断它是“原装”还是“撞碎”的？团队反复测量碎裂概率、评估背景噪声，最终攻克了这一难题。这是迄今能量范围最广、精度最高的相关观测结果。
此次成果揭示两大关键宇宙规律。其一，这五种元素均包含“初级”与“次级”两种成分。初级来自恒星爆炸等天体源，次级是更重原子核碎裂产生；偶数原子核氩和钙的初级成分占比，显著高于奇数原子核磷、氯、钾。其二，AMS团队测过的20种原子核能谱，全部可归为两类初级成分和两类次级成分。
这项发现对于探索宇宙元素起源意味着什么？许伟伟介绍，宇宙始于大爆炸，最初只产生氢和少量氦，之后所有比铁轻的元素都在恒星内部核聚变中产生。此次测得的元素丰度和能谱，是任何宇宙元素起源理论模型都必须符合的基础数据。
在AMS汇聚全球48个科研机构、约260名研究人员的国际合作中，位于济南的山东高等技术研究院扮演了关键角色——建成世界规模最大的宇宙线公共科学数据库，全球AMS仿真工作大部分在此完成。承担核心分析工作的许伟伟、王兆民、张金等，是AMS合作组中的年轻科研力量。
接下来，AMS探测器将迎来重大升级。升级后，一年的高能宇宙线数据采集量将等同此前三年。AMS将继续测量钪、钛、钒、铬、锰等元素，拓展人类对宇宙元素起源的认知边界。
从1994年丁肇中首次提出AMS构想，到今天五种元素能谱首次精确公布，这场跨越32年的追问仍在继续。一群平均年龄不到35岁的中国年轻人，正在为人类读懂宇宙的“元素之书”写下关键篇章。
（策划 娄和军 大众新闻记者 戴岳 刘笑笑 吕乐）
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