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高能宇宙射线对云层和气候影响的实验研究
CDA    2009-01-31 23:25:48    总评论数:0    总访问量:1299
日内瓦2006年10月19日消息: 一个被称为CLOUD(Cosmics Leaving Outdoor Droplets)的新颖实验今天开始利用欧洲核子中心(CERN)的粒子束探测器采集数据。这个实验的目标是研究宇宙射线对于地球表面云层和气候的可能影响。这个实验是第一次将高能物理加速器应用到大气和气候科学的研究当中。 这个CLOUD实验是被设计用来研究宇宙线和云层之间的微观物理相互作用的。研究表明,宇宙线可以通过影响空气中浮质(一种浮动在空气中,形成云滴种子的物质)的形成从而改变云的多少。云层会对地球上能量的平衡产生强烈的影响,云量改变百分之几就可以对气候产生重要的影响。这个CLOUD原型实验的目标是研究宇宙线对于新浮质形成过程的影响。 在可控制的实验室条件下获得的对于微观物理的了解会对揭开宇宙线和云层关系起到关键的作用。CLOUD实验将第一次通过用模拟宇宙线的粒子束(由欧洲核子中心质子同步加速器产生)打到反应腔中,从而产生这些反应。粒子束对于浮质产生的影响将会被记录下来并得到进一步的分析。 这个合作组有来自不同学科的研究者组成,其中有来自欧洲、美国和俄罗斯共九个国家的十八个研究所。它将大气物理学家、太阳物理学家和宇宙射线以及粒子物理学家聚集到一起来解决探索云层和气候变化中所遇到的一个关键问题。欧洲核子中心CLOUD实验组的发言人Jasper Kirkby说:“这个实验吸引了欧洲研究浮质、云层和太阳地球物理领域的重要科学家;其中奥地利、荷兰、芬兰、德国、瑞士和英国在这个领域特别强。而在欧洲核子中心进行这个实验有着得天独厚的优越条件。我们不仅有加速器,同样还有专门的工艺、实验技术以及在整合CLOUD实验需要的大型复杂探测器方面的经验。”在目前的CLOUD实验原型中的一个突出例子是气体系统(Gas System),这个系统是由欧洲核子中心的工程师们设计的,可以从液氧和液氮的蒸发中产生超纯空气。Kirkby说:“它可能是世界上最最纯净的空气。” 预期到2007年夏天就可以从CLOUD原型实验获得第一个结果。完整的CLOUD实验将包括一个改进之后的云室以及配备了大量外部设备以监视和分析其中气体成分的反应器腔。可以在这些气室中制造出大气中任何地点的温度和压力条件,而且所有的实验条件都是可以控制和测量的,包括宇宙射线的强度和气室中气体的成分。预期到2010年就可以在完整的CLOUD实验上获得第一组束流数据。 背景知识 CLOUD实验可以追溯到两个世纪之前的英国天文学家威廉?赫歇尔(William Herschel),他注意到太阳黑子(Sunspot)和英格兰小麦价格之间存在某种关联。这标志着人类第一次注意到地球上的气候变化受到太阳变化的影响。但是从那时开始,人们始终没有弄明白太阳和气候之间到底是怎么联系在一起的,虽然也曾进行过大量的科学探索。在十七和十八世纪之间著名的小冰河期(Little Ice Age),几乎所有的太阳黑子消失了长达七十年之久,在这一段时间内宇宙射线的流量降低,而同时气候变冷,这是过去一万年间十数起类似情形中距今最近的一次。但是目前还没有一个理论能够解释在这样的时间尺度上太阳亮度会发生周期性涨落的现象。正因为如此,宇宙射线会对气候产生的可能直接影响(这种影响受到太阳风变化的节制)长期以来一直吸引着科学家们的注意力。卫星测量显示,这种机制可能与宇宙射线影响覆盖在大地上空的云量多少有关,而这正是CLOUD实验关注的焦点。
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