在地球附近，太空中充滿了高能量反物質粒子——其數量遠遠超出了我們目前的解釋範圍。這些過量的正電子──與帶負電的電子互為鏡像──很可能就是暗物質存在的訊號。
不過，它們或許並非如此，目前科學家也尚不確定。但來自阿爾法磁譜儀（AMS）的超量正電子偵測結果仍是個好消息。 AMS是史上規模最大、造價最高的實體實驗之一。它位於國際太空站上，距離地球約220英里（約354公里），或許即將幫助宇宙學家解釋暗物質的組成。
目前最好的消息是，耗資約20億美元的AMS裝置運作正常，並且解決了正子是否真的過剩的問題。它的首批成果在日內瓦附近的歐洲核子研究中心（CERN）舉辦的研討會上發表。 AMS裝置的主要負責人，現年77歲的研究員丁俊彥（Samuel Ting）正在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表解釋這些「新物理現象」的數據。
「這項實驗首次詳細探討了這種過剩現象的本質。我們觀察到了許多新的現象，很快，我們就能了解其起源，」他在研討會上說道。
自2011年5月由奮進號太空梭送達國際太空站以來，加速器質譜儀（AMS）已偵測到300億條宇宙射線。它一直在測量正電子與一般電子的比例，這或許是偵測暗物質的一種方法。預計會偵測到大量高能量電子——這些電子正是來自恆星爆炸和其他源頭，轟擊地球和太陽係其他天體的宇宙射線。然而，正電子則更為稀少。但隨著AMS探測宇宙射線能量的提升，越來越多的正電子被偵測到。
先前的實驗也觀察到了類似的異常，但無法確切證實，也無法解釋其意義。其中一項實驗名為「反物質物質探索和輕核天體物理有效載荷」（PAMELA），另一項實驗是美國太空總署的費米伽馬射線太空望遠鏡。如今，AMS實驗證實了這個異常現象，這意味著科學家可能正朝著正確的方向前進。
「理論學家將有大把時間研究這些數據，」丁告訴他在歐洲核子研究中心的同事。
暗物質示踪劑？
物理學家認為暗物質可能由一種叫做WIMP（弱相互作用大質量粒子）的粒子組成。當兩個WIMP相互碰撞時，它們會相互湮滅，產生一對電子-正電子對。這些粒子的質量與WIMP的大小有關，而WIMP的大小又與其能量有關。因此，觀測到特定能量範圍內的正電子可能是暗物質湮滅的跡象，也是暗物質存在於我們宇宙局部區域的一個顯著標誌。
問題在於，正電子也可能來自其他來源。脈衝星在高速旋轉時會噴射正電子。因此，觀測到額外的正子並不一定意味著暗物質偵測者取得了重大突破。
AMS或許還能幫助我們揭開物質的其他奧秘。從數學角度來看，宇宙中不應該存在任何東西，因為物質和反物質在大爆炸後應該已經消耗殆盡。然而事實並非如此，如今宇宙萬物皆有其存在──但這是為什麼呢？ AMS能夠偵測到從中性子到奇異粒子等各種奇異粒子，這些粒子或許有助於解答這些問題。
丁先生數十年來致力於建造AMS探測器並將其送入軌道。 2003年哥倫比亞號太空梭災難後，AMS計畫幾乎夭折，但他積極遊說國會，最終促使NASA決定發射探測器。在他的幻燈片演示中，他展示了包括內布拉斯加州民主黨參議員本·尼爾森在內的多位議員參觀探測器建造設施的照片。他的論文也對幾位國會議員表示了感謝。
這台儀器本身就是一項重大成就，它擁有一些最靈敏的電子元件，可以說是迄今為止送入太空的最精密儀器。雖然從未有人真正確定過它的價格，但估計在12億到20億美元之間。這台重達7噸的儀器的工作原理與歐洲核子研究中心（CERN）的粒子加速器有些類似，它利用低溫冷卻的永久磁鐵來彎曲入射粒子。粒子的彎曲方式可以揭示它們的電荷和性質。儀器內部充滿了氙氣，並包含極其精確排列的管子——精確到什麼程度？丁宇航員甚至用醫療設備驗證了這些管子的結構。
「我把他們像病人一樣送進醫院，並給他們做了CT掃描，」他說。 “記住，我們花了將近18年才得出這些結果。”
