張元翰 Yuan-Hann Chang

運用太空和地面的實驗尋找暗物質

暗物質是現今科學界最重要的未解問題之一。天文學的研究中指出，整個宇宙的物質中，可見物質僅佔15%，另有85%的物質能產生重力效應，但是無法透過電磁波來觀測，稱為暗物質。我們只知道暗物質帶有質量，但是不了解其組成的成份。可能是「弱交互作用粒子」、軸子、微型黑洞等尚未被發現的粒子。了解暗物質的結構是現今物理研究的最重要議題之一。

過去15年來，我的研究工作聚焦在以實驗方法，找出暗物質的成份。我參與國際合作計畫AMS實驗。AMS實驗團隊建造了一個基於永久磁鐵的磁譜儀，發射並安裝至國際太空站上，以測量宇宙射線中各種粒子的流量。我的團隊專注於反質子和反氦核的研究，利用這些粒子來觀測是否有來自暗物質湮滅產物。我們在反質子的研究上，發現高能反質子的數量大幅超過標準宇宙射線模型的預測，這些多出來的反質子，是否真的來自暗物質，是我們持續研究的重點。

除了太空計劃外，我也在國內啟動一個尋找「軸子 (Axion)」暗物質的計畫。這項計劃假設暗物質由軸子組成，在低溫高磁場的環境中，軸子有一定的機率轉化為微波光子。若能偵測到這些非常微弱的微波信號，則可以推論軸子暗物質的存在。

暗物質是我們理解宇宙的一個環節，雖然現在還沒有任何實驗獲得決定性的成果，持續以不同的方法嘗試尋找暗物質，必將是物理領域研究的重要方向。在開發新儀器的過程，也必然會提升相關的技術水準。我希望未來持續努力，在這個領域成為世界的領先團隊之一。