材料、磁场强度极高的永久磁铁，磁铁后面的探测器负责记录带不同电荷的物质在通过磁场后的偏转轨迹。AMS的工作原理是：由于物质和反物质最大的不同在于电荷相反（物质带正电，反物质带负电），将两者放置在磁场中时，若正电荷向左转，那么负电荷就向右转。如果探测仪传回地球的信息中显示出这样的偏转，试验目的就基本上达到。因为当反氦原子核从AMS中穿过时，它在强磁场作用下呈现出偏转轨迹，我们就能确认反物质存在！反氦原子核一定来自反物质世界。
尽管AMS-01在探测了数百万个氦原子核后，仍没有发现反氦原子核，但它却在地球赤道附近测得正电子比负电子多出4倍以上。地球是中性的，多出的正电子来自何方？这使丁肇中教授更加坚定了信心，要继续探测来自反物质星系的微弱信号。
再探
为进一步提高观测精度，再次探测可能有来自反物质星系的微弱信号，丁肇中带领他的团队首先将AMS-01的主体——永磁铁，更换为磁场强度是地球磁场近两万倍的低温超导磁铁。这是迄今为止送入太空的第一个超导磁体，技术难度极大；并给出了宇宙中反氦原子核和氦原子核流量之比的最大值——十亿分之一，比AMS-01提高了1000倍（AMS-01的最大“流量”之比为百万分之一）。这个数字说明如果到时还没有探测到反物质存在的信息——反氦原子核，那么在10亿秒差距（1秒差距=3.26光年）范围内将不存在反物质星系，因为10亿秒差距基本上已达到了目前可观测宇宙的边缘。这座新的磁谱仪被定名为阿尔法磁谱仪-02（AMS-02）。
可以自豪地讲，在AMS-02的研制中，中国科技工作者的贡献是极大的，其磁体主结构仍使用由中国航天科技集团一院在研制AMS-01时研制的磁体主结构。即使已储存达13年之久，经严格的测试仍完全满足AMS-02的使用条件。这充分说明我国航天工业产品性能优良、安全可靠。同时，在AMS-02设备中，中国航天科技集团一院还参与研制了安装电磁量能器用的结构件，电磁量能器重达595公斤，但要用的结构件总重仅67公斤，要实现承载大、变形小、自身重量轻的优良性能，其技术难度之大可想而知。中国航天科技集团一院的科技工作者迎难而上，出色地完成了该结构件的设计、生产、地面试验等工作，于2003年即运抵欧洲，并成功在AMS-02中保证了电磁量能器的正常工作。丁肇中是这样评价的：“中国科学家（包括大陆和台湾）为磁谱仪做出了决定性的贡献。”
AMS-02重达7吨，盛放AMS-02的“桌子”有一辆小型公共汽车那么大，它需要有强大的电力支持。因此，AMS-02与AMS-01的又一个不同之处是，它要依赖国际空间站，而AMS-01可以依赖普通卫星。AMS-02中有一台超级计算机用来计算每个粒子的质量、能量和电性，由于AMS-02产生的数据量过大，无法传回地球，只能在轨道上用这台超级计算机来处理，它需要耗能2.5千瓦，远远超过了普通卫星由太阳能板所提供的电能，但国际空间站的电力供应范围为100千瓦，对AMS-02需用电量绰绰有余。AMS-02一旦由航天飞机送上国际空间站，预期可工作3～5年。为了运送AMS-02上国际空间站，美国还专门批准了“奋进”号航天飞机于2011年5月16日作最后一次额外飞行。
AMS-02除了搜寻反物质星系外，还将寻找奇异物质——它们是由奇异夸克组成的超大质量物质。了解奇异物质将帮助科学家研究微类星体和微型原始黑洞的蒸发。AMS-02还将检验暗物质的主流理论——因为在标准的宇宙学模型中，宇宙物质的绝大部分是由暗物质构成的，它们占了宇宙物质的83%，但它们的性质至今未知。
AMS-02已经上天，在国际空间站紧张地工作着。丁肇中和他的研究团队的又一次奋力一搏，或许将见分晓！
（作者单位：上海航天局）
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