阿尔法磁谱仪：在丁肇中的5分钟游说中“一步登天”

(1)丁肇中在参议院商业、科学和运输委员会发表演讲，成功说服国会支持阿尔法磁谱仪的AMS-02项目。资料来源:美国航天局

(2) ②AMS-02安装在空间站桁架上。资料来源:美国航天局

(3)2013年4月3日，丁肇中在日内瓦欧洲核子研究中心主会议厅报告了阿尔法磁谱仪的观测结果。资料来源:cds.cern.ch

■赵志珍

编者按

科学史上几乎所有的重大举措都离不开成功的“游说”。因为所有的科学决策最终都是由人做出的。致力于科学研究并保持沉默可能是科学家的天性和良好能力。雄辩和雄辩绝不是科学家的长处和真正本性。然而，向公众和决策者“普及”科学知识和促进正确的想法是至关重要的智慧和技能。对于决策者来说，支持有价值的科学项目和确定看似合理的空洞的谈话确实需要冷静、勇敢、果断、无私和无畏的承诺来倾听和观察。

这个系列将选择五个主要的科学项目，这些项目已经被游说、赢得或失去，并讲述它们背后决定它们生存的故事。

如果哈勃望远镜的“眼睛”是从地球轨道深处收集微弱的光，那么阿尔法磁谱仪的“魔力”就是在国际空间站上捕捉来自遥远星系的神秘宇宙射线。这是第一个大气层外的“高能物理实验室”。首席科学家丁肇中说，阿尔法磁谱仪的重要任务是发现反物质。如果大爆炸理论是自洽的，物质和反物质应该平分。人类怎么能对另一半天空漠不关心呢？丁肇中教授的另一个雄心是发现暗物质的证据。构成我们已知恒星和星系的可见物质只占宇宙的5%，而另外95%是暗物质和暗能量。作为宇宙中的“小群体”，我们怎么可能对“大区域”一无所知呢？此外，宇宙中有没有由3个夸克组成的“奇怪物质”？宇宙射线会对人类去火星旅行造成什么样的伤害？这些问题列在丁肇中的任务清单上。

当每秒钟有1000个带电粒子被驱动，它们的轨迹在比地磁场强4000倍的阿尔法磁谱仪中偏转时，宇宙中最长的“回环球”发出关于其质量、速度和电荷的有价值的信息，揭示了“混沌开始打开并干涸”的线索。自2011年5月在国际空间站安装以来，“就像把大大小小的珍珠倒进一盘玉石中一样”，阿尔法磁谱仪已经收到了数十亿宇宙粒子的“登记信号”。

那一年，阿尔法磁谱仪的成功发射几乎完全归功于丁肇中游说议会的努力，这是大量努力的结果！

早在1976年，在因发现J粒子而获得诺贝尔物理学奖后，丁肇中就把目光转向了宇宙的起源和自然的起源。地球上的粒子加速器不断升级，但丁肇中说宇宙中最强的加速器是宇宙本身。不幸的是，这些无限丰富的高能粒子资源被100公里厚的大气层吸收和衰减。1995年，他提出了建造“太空高能物理实验室”的动议。这是美国能源部支持的阿尔法磁谱仪AMS-01的主要版本。美国宇航局局长戈尔丁在一次联合新闻发布会上说:“我一直认为空间站应该是一个能够进行世界级科学研究的轨道实验室。增加一个由诺贝尔奖获得者领导的科学团队是实现空间站全部潜力的又一步。”

1998年6月，发现号航天飞机携带AMS-01飞行了10天，收集了100小时的数据。这是科学界首次向地球轨道发射“大磁铁”。虽然没有发现反物质氦原子，但它证明了高能粒子空间探索的可行性和优越性。丁肇中更有信心，已经开始实施AMS-02阿尔法磁谱仪的宏伟计划:它将耗资20亿美元，涉及16个国家60个研究机构的600名科学家，使用强大的超导磁体，安装7个精密探测器，并通过航天飞机将其安装在新建的国际空间站上。

然而，“嘴唇上的杯子有失去的危险”，哥伦比亚号航天飞机于2003年2月1日坠毁，美国国家航空航天局完全缩小了它的前线并削减了它的计划。2005年10月，阿尔法磁谱仪的发射计划也被从航天飞机的任务清单中删除。这一打击对丁肇中来说是出乎意料和难以承受的——10多年的艰苦努力、16亿美元的资金、无限的期望和希望，难道就这样烟消云散了吗？

丁肇中，一位温文尔雅的科学大师，此时在他的性格中表现出坚韧和固执。他煞费苦心四处奔走，并一度考虑寻求欧洲、俄罗斯、日本和中国太空机构的支持。然而，技术条件和工作协调是不可行的。

到了山穷水尽的时候，他突然收到了参议院商业、科学和运输委员会的邀请函，邀请他和其他三位诺贝尔奖获得者一起参加一个听证会，讨论美国科学发展的未来。丁肇中对这种娱乐不感兴趣，但苏珊夫人提醒道，“你为什么不抓住这个大好机会游说国会*？”

听证会将发言时间限定为五分钟。丁肇中按照他妻子的建议，精心准备了PPT，包括精心挑选的10张图片，并要求国会特别安排两台大尺寸电视机。结果，演讲取得了巨大的成功，特别是当丁肇中指出耗资1000亿美元建造的空间站现在正在太空轨道上运行，什么也没做，也没有携带任何实验项目。这是极大的浪费。*们深受感动。会后，委员会主任斯蒂文斯特地离开丁肇中和他的妻子去吃午饭和参加生日聚会。丁肇中也抓住机会邀请史蒂文斯参观欧洲核子研究中心。

丁肇中很快赢得了许多参*令人信服的支持。2008年6月18日，国会一致通过了*法案6063，强制要求美国宇航局“增加一次飞行，将阿尔法磁谱仪AMS-02运送到国际空间站。”在它发布的时候，它特别“普及”了暗物质的知识:“一旦AMS被安装在国际空间站上，它将是第一个能够精确测量带电宇宙射线的实验，并有望增加科学家对暗物质的基本了解，暗物质约占宇宙的20%。"

2011年5月16日，搭载阿尔法磁谱仪AMS-02的奋进号航天飞机从肯尼迪发射中心升空，安装在空间站太阳能桁架的右侧。为了至少在2024年之前与空间站“共存和繁荣”，AMS-02放弃了强度高5倍的超导磁体，并通过补偿措施用寿命更长的永磁体取代了它们。从那时起，瀑布数据流立即从阿尔法磁谱仪传输到欧洲核子研究中心。"信息越多，争议就越少。"阿尔法磁谱仪在几年内获得的宇宙线数据远远超过了100年来积累的总和。我们能抓住反物质氦核吗？“超中间”碰撞产生的带电粒子能被探测到，从而使暗物质出现吗？希望到2024年，会有一个新的惊喜宣布。

在科学史上很难找到如此成功的演讲。“不仅要让士兵受益，还必须有锋利的舌头。”科学家不是这样吗？关键时间，关键地点，关键人物的关键词，丁肇中的5分钟游说，决定把阿尔法磁谱仪变成一个成功。

(作者是中国科学技术出版社协会副主席、*电视台科教栏目《科技之光》主编)

《中国科学日报》(2019-001第五版文化)