2015年9月24日下午丁肇中教授在四川大学作了题为《寻找宇宙的起源》的精彩学术演讲。
丁教授的演讲主要包括三个部分。一是强调实验对于科学研究的重要性；二是分享自己做过的四个实验；最后，丁教授与现场学生互动，耐心解答同学们的提问。
实验是自然科学的基础，理论如果没有实验的证明是没有意义的。当实验推翻了理论后，才可能建立新的理论，理论不可能推翻实验。
丁教授带领大家简单回顾了物理学的发展——物理学是与距离有关系的。在1900年左右，我们的物理是一米左右，就是经典物理，包括力学、热学、电池学等等。现在用在航空工程、光学工程、无线电、电视等等。30年代的时候，最尖端的科学就是量子力学和原子物理，现在用在超导、激光、半导体等等。40年代，最尖端的科学是原子核，距离是负四十米，现在用在核聚变和反应堆。
基础研究大大提高了我们的生活质量，可是常常被人忘记的是为这些成就奠定的科学家。对于自然科学的好奇心，是不断的探索，并不是出于经济利益”。在是支持无用的基础科学还是将资源集中在技术转化和应用研究这个问题上，丁教授始终坚持自己的理念——如果一个社会将自己局限于技术转化，显然经过一段时间后，基础研究不能发现新的知识、新的现象，也就没有什么可以转化的了。所以，技术的发展是生根于基础研究中的。
丁肇中先生在演讲中还与大家分享了他主持的“新粒子家族的发现”、“发现胶子”、“在欧洲核子中心的 L3 实验 ”等三个短距离的实验，以及他主持的长距离的实验——“探索宇宙的结构和起源 ”。
1974年之前，世界上物理学家认为所有的粒子是由三种夸克组成的。我的问题是为什么宇宙中只有三种夸克。为了找新的夸克，我决定建立一个高灵敏度的探测器。70年代初，我设计了一个实验，它要求的精确度是非常高的。这个实验不受全世界物理学家的欢迎，所以这个实验几乎被世界上所有的实验室拒绝。为了能从100亿个已知的粒子中找到新粒子，所以这个实验要求每秒钟输入100亿个高能量质子到探测仪上。以前的仪器都不能用，需要发展非常精确的仪器，发展安全的屏蔽设施。两年以后，我们果然发现了一种新的粒子——J粒子，它有很特别的性质，它的寿命比已知的粒子长一万倍。
J粒子的发现改变了物理界长期认为世界上只有三种夸克的观念，改变了人类对基本结构的认识。J粒子发现以后，马上把这观念改变了，所以现在我们知道了有六种不同的夸克。
我在70年代的时候做了这样一个重要的实验，用三百亿电子伏的电子和三百亿电子伏的正电子对撞，对撞的时候，有一个反夸克，有个夸克。胶子是把夸克放在一起。假设有胶子的存在的话，随着加速能量的增高，有两喷注到三喷注。发现三喷注的现象，就表示胶子是存在的。1979年发现了胶子。9月2日，美国纽约时报的头版消息介绍了这个重要的发现，这是一个跨时代的重要发现，27个中国科学家参加了这个实验。
做这个实验就用了周长27公里的正负电对撞机，它的电子能量是一千亿电子伏。实验室制造宇宙间开始时候的情况，有6层楼高，磁铁重1万吨，里面有三百吨的铀。这是前苏联建国几十年以来在国外最大的活动，这也是首次美国、苏联、中国，包括台湾、欧洲等十九歌国家很多的科学家共同参加的国际合作。中国最主要的贡献就是BGO晶体。
这个实验一共二十年，物理上的基本现象是非常简单的。
第一，对于现在的能量范围内，只有三种不同的电子。第一种就是我们大家所了解的电子，电灯的电子；第二种是从宇宙下来的电子，比地球上的电子重两百倍；第三种是在原子核里面的电子，比地球上的电子重四千倍。所以，有三种不同的电子。
第二，所有的电子都是没有体积的，永远找不到电子的半径。
所有的结果都是和现有的理论符合的，这是很不幸事情。因为理论和实验符合没有什么意义，当实验和理论有相反的结果以后才会有新的理论。
长距离实验就是探索宇宙的结构和起源，在国际空间站上叫做AMS实验。大家需要记住在宇宙中有两种宇宙线，一种是中性的，就是不带电荷的，如光和中微子。另一种是带电的宇宙线。
这个实验是唯一在太空测量带电粒子宇宙线。换句话说，我们现在对宇宙的认识就是光带来的。另外，带电粒子宇宙线是第一次测量的。这个实验是首次美国、中国、俄罗斯、芬兰、法国、德国、意大利、瑞士等十六个国家和地区，很多的大学科学家一起合作。
多少年来没有人能把磁铁放在天上，通过飞行两次我们把问题解决了。第一次掌握磁铁在太空中运作的基本技术，第二次寻找基本反物质和暗物质的物理问题。另外三个很大的磁铁，一个做鉴定实验，比方说航天飞机升空的振荡实验。第二个飞行的，第三个做破坏性的实验，就是在什么情况下这个磁铁会破坏掉。
1998年中国的科技日报上世界上十大科技新闻，第五个就是说阿尔法磁谱仪首次升空正常。6月2日，由中国制造的巨大永磁阿尔法磁谱仪，搭乘美国发现号航天飞机升空终于把磁铁放在太空中的实验解决了。
实验中使用了精确的万亿电子伏的磁谱仪，区分不同的粒子和原子核，是由测量它的电荷、能量或者动量来决定的，所以它有不同层的探测器。第一个探测器叫做穿越辐射探测器，测量电子；九层硅微条探测器测量电荷和动量；然后电磁量能器测量电荷、识别电子；两个飞行时间探测器测量电荷和动量；磁铁分辨电荷的极性，这个叫做切伦科夫计数器，测量电荷和能量。所以电荷和能量是由四种不同的探测器同时来测量的。
所有的仪器都要做两个或者三个，一个在地面做测量，做震荡实验，另外一个同样的用做飞行。
做完以后就把整个仪器送到欧洲的航天局做真空实验，再运回周长27公里的加速器里做宇宙线的离子测试实验，当年的《科学美国人》有一个报道说这是空间站上的皇冠。
最新的结果——升空到现在已经收集了七百亿个宇宙线实例，远远多于过去一百年全球收集宇宙线的总和。
第二个结果就是大量的数据，有一万一千个正负电子。有一万一千个正负电子的时候就可以详细了解暗物质的出处。
第三是最重要的实验根据：第一，正电子比什么时候开始上升，实验结果与传统宇宙线碰撞模型是不符合的，在低能的时候是符合的，在高能的时候是不符合。不符合的话就表示有新的物理现象存在。其中，暗物质就是一个很大的可能。第二，很多数据存在后和理论是非常相似的。第三，在太空中收到的数据，从这个数据可以算出上升率。这个上升率慢慢升高，然后平行，然后下降，直到变成零。
第一个目标是寻找宇宙中暗物质的来源。怎么样找暗物质，唯一的方法就是让它们产生碰撞，在空间碰撞的时候就产生很多能量，能量就变成很多质量，质量就会转变成正电子，这些额外的正电子就会被我们正确地测量。
另一个目标是寻找反物质所组成的宇宙。在加速器上我们找到了物质和反物质，比方说电子有正电子，质子有反质子。不同的粒子和原子核都有反物质。反物质的存在不是问题，问题是有没有反物质组成的宇宙。因为原子和反原子有相反的电荷，所以找反原子必须用磁场来测量。由于物质和反物质在大气中互相氤氲，所以反物质不能在地面上找，要到太空去找。要到太空找反物质，第一件事就是证明你的仪器能把所有周期表上的元素找到。
宇宙是最广阔的实验室，宇宙间的能量高于任何加速器。反物质和暗物质研究是近代物理的基础，这是唯一研究这个问题的实验。
60年代我开始做实验的时候，世界上能量最高的加速器是美国的300亿电子伏的质子加速器。专家的意见是找原子核的来源，实际的发现两种中微子时间反应的破坏和J粒子；
70年代，美国制造了四千亿电子伏的质子加速器，原来是研究中微子物理，结果是找到第五种夸克和第六种夸克；七十年代，美国六十亿电子伏的正负电子对撞机，在斯坦福大学，原来是测量电离性能，发现了第四种夸克和第三种电子；
80年代德国四百亿电子伏的正负电子对撞机，原来是找第六种夸克，结果发现的是胶子。
2000年日本地下实验室原来是找质子的寿命，发现中微子有质量；
哈勃望远镜原来是做银河的探索，结果发现宇宙的曲线是平的，同时有暗能量
科学是多数服从少数，只有少数把多数人的观念推翻以后，科学才能向前发展。因此，专家评审不是绝对有用的，专家评审是靠现有的知识，科学的进展是推翻现有的知识。所以，最重要的目标是探测未知，探索宇宙中存在我们无法想象也不曾发现的现象。最后一个体会自然科学的研究性是有竞争性的,只有第一名，没有得第二名。这个奥运会不一样，没有银牌没有铜牌，没有人记得谁是第二个发现相对论
演讲结束后，丁肇中教授与在场师生们进行了深入的交流互动。当物理学院的一名大二学生请教丁肇中先生如何才能坚持自己的科学梦想和热情时，丁先生说道，“做物理最重要，其他的都不重要，这是你一辈子的事情。”“找到自己的兴趣，照着自己的兴趣做，你一定会成功！”
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