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2006-10-21

研究银河宇宙线对云层与气候影响的新实验

归档于: 基础科学, 地球科学 @ 11:43 am

译自CERN Press Release

日内瓦,2006年10月19日。一项叫做CLOUD(Cosmics Leaving OUtdoor Droplets)的新颖实验今天在世界上最大的粒子物理实验室——CERN,利用原形探测器采集了首批数据。该实验的目的是了解来自银河系的宇宙线对地球云层和气候的可能影响。这也是高能物理加速器首次被用于大气科学和气象学的研究。

在CLOUD原形前的Jasper Kirkby,手中拿的是说明银河宇宙线和成云过程之间可能联系的图示。

CLOUD实验的设计目标是研究宇宙线与云层的微观物理相互作用。宇宙线是带电荷的粒子,从外太空轰击地球大气。研究表明,宇宙线可能会通过形成新的气溶胶(悬浮在空气中的微小颗粒,它是形成云滴的种子)影响云量。云层对地球的能量平衡有着巨大的影响,百分之几的改变就可以对气候带来关键的影响。CLOUD的原形实验旨在研究宇宙线对形成新气溶胶的影响。

在可控的实验室条件下了解微观物理作用是揭示宇宙线与云层联系的关键。CLOUD可以利用CERN的质子同步加速器向反应室发射粒子束,也就是“宇宙线”,首度再现这些相互作用。粒子束对气溶胶产生的影响将被记录下来,并进行分析。

该计划的合作者包括来自欧洲、美国和俄罗斯的9个国家18个研究机构不同学科的小组。它让大气物理学家、太阳物理学家、宇宙线和粒子物理专家一起探究云层与气候变化中的关键问题。CLOUD计划的发言人、CERN的Jasper Kirkby说:“这项实验吸引了来自全欧洲研究气溶胶、云层和日地物理学的顶尖专家,而奥地利、丹麦、芬兰、德国、瑞士、英国在这方面的研究尤其突出。CERN有着对此项实验来说绝好的环境。除了我们的加速器,我们还有CLOUD所需的整合大型复杂探测器的专门的技术、实验手段以及经验。”一个例子是,当前的CLOUD原形是CERN的工程师设计的气体系统,它可以通过蒸发液氧与液氮产生高纯空气。Kirkby说:“这可能是世界上最纯净的空气了。”

CLOUD原型装置的首批结果预计在2007年夏天获得。完整的CLOUD实验包括先进云室和反应堆室,它们装备有大批用于监视并分析其内成分的外围设备。室内可以模拟大气中任意位置的温度和压强,所有实验条件,包括“宇宙线”强度和室内的成分,是可控并且可测的。第一批粒子束数据以及完整的CLOUD实验将在2010年实现。

更多信息请联系:
James Gillies Press Office, CERN
Tel: +41 22 767 4101
Mobile: +41 76487 4555
Email: James.Gillies@cern.ch

CLOUD的合作者包括:
* 丹麦Aarhus大学
* 挪威卑尔根大学
* 美国加州理工学院
* 瑞士西欧核子中心
* 丹麦国家太空中心
* 芬兰气象学研究所
* 芬兰赫尔辛基大学
* 芬兰Kuopio大学
* 俄罗斯Lebedev物理研究所
* 英国利兹大学
* 德国莱比锡Leibniz对流层研究所
* 德国美因兹大学和马克斯·普朗克化学研究所
* 德国海德堡马克斯·普朗克核物理研究所
* 瑞士Paul Scherrer研究所
* 英国Reading大学
* 英国卢瑟福-阿普尔顿实验室
* 芬兰坦佩雷理工大学
* 奥地利维也纳大学

科学背景:CLOUD实验的根源要追溯到200年前,当时英国的皇家天文学家威廉·赫歇尔注意到了太阳黑子和英国小麦价格之间的关系。这是人们首次注意到地球气候受太阳变化的影响。然而,自那时以来,虽然有了大量科学工作,太阳—气候之间的变化关系一直是个大大的谜。17至18世纪间著名的小冰期期间,太阳黑子消失了70年,宇宙线流量增加,气温降低——这似乎是在过去的一万年间约莫一打的类似事件中距离我们最近的一次。但是,目前并没有机制说明太阳的亮度在这样的时间尺度内波动的情况。银河宇宙线(受制于太阳风的变化)对气候的可能直接影响因而吸引了科学家。卫星观测表明,该机制可能与宇宙线对低空云量的影响有关,这也正是CLOUD实验的焦点所在。

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