①無所不在又無跡可尋的暗物質(zhì)粒子,似乎正從理論預言走向現(xiàn)實。北京時間昨天凌晨,諾獎得主丁肇中率領的團隊首次公布了觀測宇宙射線18個月后得出的結(jié)論,其與暗物質(zhì)粒子模型相當吻合。成果雖有待進一步完善和驗證,但無疑點燃了學界對破解暗物質(zhì)之謎的熱情和信心。
②這個堪稱人類最昂貴實驗的支點,就是阿爾法磁譜儀(AMS),它讓人類首次打開了一扇從太空觀測宇宙射線的大門。
趕赴太空探測粒子
③數(shù)百年來,人類觀測宇宙主要是借助望遠鏡搜集遠方傳來的光。但暗物質(zhì)不發(fā)光,要了解它就得另辟蹊徑。
④除了光子,宇宙中飛行著大量高能粒子(即“宇宙射線”)。但與光子不同,這些粒子帶電、有質(zhì)量,穿透大氣層時很容易發(fā)生反應,變成次生粒子,其種類、性質(zhì)等都發(fā)生變化。要直接從宇宙射線中搜集原始的信息,就必須避開大氣層。阿爾法磁譜儀就是一臺直接在太空中運行的高能粒子探測器。
⑤阿爾法磁譜儀重7噸,能耗2500瓦,主體是直徑1.3米、高0.8米的空心圓柱體,中央有強大的人造磁場,外圍布置著各種高精度探測器。根據(jù)電磁原理,帶正電和負電的粒子通過磁場后,會朝不同方向偏轉(zhuǎn),這就能區(qū)分并獲得宇宙中各類高能粒子的參數(shù)。
⑥但要把大型磁鐵送入太空并不容易。若沒有特殊技術(shù),磁體會把飛行器變成指南針,在地磁場的作用下,航天飛機、空間站很容易失控。過去40年,雖有人也想過在太空架設磁譜儀,但一直沒有成功。
中國智慧解決難題
⑦丁肇中團隊薈萃了16個國家的數(shù)百名研究人員。在許多場合,他都表達了對“中國智慧”和中國研究者的感謝。
⑧丁肇中最感謝的,應該是幫他解決將強磁體送入太空難題的中科院電工所、中科院高能所、中國運載火箭技術(shù)研究院等中國科研機構(gòu)。中國科學院電工所提供的阿爾法磁譜儀核心磁體,采用了獨特的磁路設計,重量輕、無漏磁,而且非常可靠。
⑨這塊磁體由4000塊小磁鐵組成,丁肇中曾做過破壞性試驗,防止在極端情況下有磁體飛出,擊穿飛行器從而釀成大禍,結(jié)果讓他非常放心。磁體最終順利通過了美國國家航空航天局嚴格的安全審查,成為人類送入宇宙的第一塊大型磁體。
為防犯錯近乎苛刻
⑩由于阿爾法磁譜儀獨一無二的地位,它的數(shù)據(jù)、衍生的結(jié)論難以被第三方驗證。因此,丁肇中對“不出錯”的要求近乎苛刻:“我想今后50年里也不可能有人再做這么大、這么困難的實驗了!
11阿爾法磁譜儀的很多部件,都做了10到20個,然后選出最好的一個。升空后,丁肇中每天都召集會議,分析儀器運行,研究如何減少誤差。他將數(shù)據(jù)分析團隊分成兩個小組,互不通氣,獨立拿出自己的結(jié)論,用這種特殊機制保證結(jié)果的可信度。
12丁肇中說,做實驗要有自信,但這是一種戰(zhàn)略上的自信,實際操作中,他要求所有人對任何儀器都報以懷疑,以此保持足夠的謹慎。在首篇論文發(fā)表之際,丁肇中仍對外強調(diào)保持冷靜和耐心。他說,搞清目前發(fā)現(xiàn)的正電子的來源,可能還需要一段時間。研究者必須拋棄偏見,秉持開放的態(tài)度。他說,項目才“剛剛開始”,目前收集到的數(shù)據(jù)是阿爾法磁譜儀預期收集數(shù)據(jù)的10%左右,還有很多未知等待探測。
(選自《文匯報》 2013年4月5日 期,略有改動)
1.丁肇中說“我想今后50年里也不可能有人再做這么大、這么困難的實驗了”。聯(lián)系全文,歸納這個實驗“這么大、這么困難”具體指哪些?(5分)
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2.說說文中畫線句中劃線部分的作用。(4分)
(1)無所不在又無跡可尋的暗物質(zhì)粒子,似乎正從理論預言走向現(xiàn)實。
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(2)磁體最終順利通過了美國國家航空航天局嚴格的安全審查
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3.下面一段話作為一個獨立段落,你覺得放在文中什么位置比較合適?說說理由。(5分)
此外,山東大學的熱控制系統(tǒng)、東南大學的計算機系統(tǒng)、中山大學的冷卻系統(tǒng)等,都為整個項目作出了重大貢獻。
應放在: _____________________________
理 由:_____________________________
4.閱讀下面的材料,你發(fā)現(xiàn)丁肇中和伽利略有哪些相似之處?(4分)
基于長期的經(jīng)驗,我似乎發(fā)現(xiàn),人們在認識事物時處于這種境地:知識愈淺薄的人,愈想夸夸其談;相反知識豐富倒使人在判斷某些事物時,變得非常優(yōu)柔寡斷。(《我們的知識是有限的》伽利略)
教學之余,伽利略更忙于實驗。他說,他的目的是重新檢驗亞里土多德有關科學的學說,而不是把這些學說當做福音真理來接受。他發(fā)現(xiàn)真理的道路,不是靠背誦亞里士多德的著作,而是通過學習“大自然這本寶書”。(《斜塔上的實驗》亨利?托馬斯等)
參考答案:
1.(1)這是人類最昂貴的實驗(2)磁譜儀很大,送入太空不容易(3)研究團隊龐大(4)數(shù)據(jù)、結(jié)論難以被第三方認證(5)數(shù)據(jù)收集量大
2.(1)似乎表明暗物質(zhì)粒子從理論預言走向現(xiàn)實只是一種推測,還有很多未知等待探測。
(2)審查雖然很嚴格仍能順利通過,說明磁譜儀核心磁體的設計獨特,性能可靠。(2分)
3.(9)從“此外”一詞可見這段文字是對8、9兩節(jié)內(nèi)容的補充;體現(xiàn)了中國智慧在解決難題的過程中發(fā)揮的重要作用;從“最感謝”到“此外”也可以體現(xiàn)由主到次的說明順序。(意近即可)
4.雖學識淵博,但研究態(tài)度都很嚴謹;注重研究、實驗,而不是被動接受知識;都有探求的欲望;敢于質(zhì)疑。(答出兩點,意近即可)