我所经历的实验包括两种，第一种是为了探索宇宙中最基本的结构，另一种是在国际空间站上进行的寻找宇宙起源的实验。

第一个实验是测量电子的半径。现代电磁学理论认为，电子的半径为零。在1964年，来自哈佛大学和康乃尔大学的知名专家，分别做了实验，实验结果同时证明量子电动力学是错误的，电子是有半径的。这是一个非常重要的实验。1966年，我在德国用不同的方法重新做了这个实验，结果发现电子的半径确实小到不可测量，电子是没有半径的。

第二个实验是关于新粒子家族的发现。到了20世纪70年代，所有已经知道的基本粒子都可归结为由3种夸克组成，所有的现象都可以用3种夸克来解释。为什么宇宙中只有3种夸克？为了寻找新粒子，我决定建造一个高灵敏度的探测器，将探测新夸克和旧夸克的灵敏度提升到一百亿分之一。

但这个实验不受物理界的欢迎。第一，当时所有的物理现象都可以用3种夸克来解释，所以人们不需要第四种夸克；第二，没有人相信这种困难的实验可以做成。因此这个实验几乎被当时所有的实验室拒绝了。1974年，我在美国布鲁克海文国家实验室做了这个实验。我们发现了一种很新的粒子，我将其命名为J粒子。实验发现的新夸克有很特别的性质：第一，它的质量比其他所有粒子重3倍；第二，它的寿命比其他所有粒子长1万倍。

第三个实验是关于1979年胶子的发现。大家都知道，在原子里有电子和原子核，电子和原子核之间的力由光子传送。在质子里有不同的夸克，夸克之间的力在理论上来说是由胶子来传送。那时，我们正在德国用正负电子对撞机做一个量子电动力学的实验，这期间突然想到，假设正负电子对撞这种理论是对的话，则可以产生夸克、反夸克和胶子，这样的话就会出现3个喷柱的现象。果然，当正负电子对撞、胶子能量很小的时候，只有两个峰；当胶子的能量增大时，就会出现3个喷柱现象。3个喷柱现象的存在，意味着胶子是存在的。

第四个实验是L3，讲国际合作的故事。我们知道宇宙是由粒子组成的。可能不少人会问：究竟有多少个电子？电子有多大？电子能不能分成更小的粒子？为什么只有6种夸克？有没有第七种？夸克有多大？夸克能不能分成更小的粒子？

我们在世界最大的加速器上做实验。1000亿伏特的电子和1000亿伏特的正电子在十亿分之一秒内对撞，产生极大能量，这就模拟了宇宙诞生的最初一千亿亿分之一秒的情况。我们就在这样的背景下探寻宇宙基本粒子的情况。这些实验都是非常大而且复杂的，是第一次由美国、中国及部分欧洲国家等19国600多名科学家合作完成的实验，也是当时最大的一次国际合作。实验的结果是，电子只有3种，并且体积不可测量。夸克的体积也是小到不可能测量。

第五个实验是寻找暗物质和反物质的宇宙，这在国际空间站上叫作AMS。反物质的存在，是由英国理论物理学家保罗·狄拉克在理论上推导出来的。现在我们知道，所有的粒子都有反粒子。我所要问的是另一个问题，大爆炸理论中，宇宙是大爆炸形成的，因为大爆炸以前什么都没有，所以每一个电子则应该有一个反电子，每一个夸克也应该有一个反夸克，那么在刚爆炸的时候，物质和反物质应该是一样多。问题是经过138亿年之后，由反物质组成的宇宙在什么地方，我们通过实验来探寻由反物质组成的宇宙“身”在何处。

假设它存在的话，我们应该在太空中找到反He、反Ti原子。而反He、反Ti原子不能在地面上找到，因为在穿过大气的时候，它们会被湮灭掉。由于原子和反原子有相反的电荷，所以寻找反原子必须用磁铁来测量。在磁场上的轨道，正的向一个方向旋，负的向另一个方向旋，这就是我现在所做的实验的目标，即AMS。这是国际空间站上唯一的物理实验，很多国家一起参加。

从升空至今，国际空间站已搜集到2400多亿个宇宙线数据，这大大多于过去100年全世界搜集到的宇宙线的总和。根据现有的观测数据，AMS所有的观测结果都与现有的宇宙线理论不符，带来了对宇宙的新认识。AMS将不断扩展、颠覆我们对宇宙的认识。信息越多，争议越少。现在，我们正在升级AMS，使其接收精度提高300%，至少工作到2030年。AMS将提供前所未有的精度，以探索宇宙的起源和奥秘。

（李志毅根据丁肇中报告整理）

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