它們是看不見的。他們很多。他們是致命的。他們是宇宙射線。
這些宇宙射線將每個立方厘米的空間都浸泡：微小的亞原子顆粒不斷流過它。宇宙射線主要由質子，但偶爾包括較重的原子核。它們幾乎以光的速度行駛 - 一個檢測到宇宙射線，由於其極端的能量而聞名為“ OMG粒子”，並於1991年以99.9999999999999999999999999999999999951％的速度猛烈地進入了我們的大氣層。麥當勞研究所的體育學參考頁面。
那很快。
儘管有名字，但宇宙射線根本不是射線。但是在1911年，當科學家維克多·赫斯（Viktor Hess）將第一個宇宙射線檢測器發送到大氣中的高度為5300米（17,388英尺）時，他無法分辨粒子和電磁輻射， 根據nobelprize.org。 （赫斯將繼續贏得諾貝爾獎對於他的工作。 ）無論它們是由太空製成的，它們都是超高能量的光束。即使後來的實驗會揭示其粒子性質，但這個名字也卡住了。
宇宙射線從哪裡來？
宇宙射線來自各種來源 - 所有這些都強烈。當巨星死亡時，他們會在幾秒鐘內將自己的內而外，在一個奇妙的爆炸中被稱為超新星。一個超新星事件可以超出整個星系恆星的價值，因此它們提供了足夠的能量來加速顆粒幾乎快速。
恆星合併還可以產生所需的能量，以及新恆星的誕生，潮汐破壞事件（當星星被一顆恆星食用時黑洞），以及圍繞大型黑洞的瘋狂積聚磁盤。他們都以各種能量釋放宇宙射線，然後繼續淹沒宇宙。
但是指出宇宙射線的來源是一項艱鉅的任務，根據歐洲核研究組織（CERN）的說法。由於它們是充電顆粒，因此它們對磁場的反應。我們的銀河系銀河系具有弱（但大的）磁場，它使宇宙其餘部分流入的任何宇宙射線的路徑偏轉。到銀河外部這些宇宙射線到達我們的探測器時地球，它們來自隨機方向，沒有可辨別的來源。
現代天文學家有多種工具可用於尋找這些高能顆粒。最簡單的方法是通過直接檢測：構建一個盒子並等待宇宙射線擊中它並記錄結果。此類探測器已裝備在國際空間站， 例如。但是，它們的大小有限，只有在可觀察到的宇宙的一小部分上訓練他們的視線，因此最大的宇宙射線觀測器使用間接方法。
宇宙射線多久撞到地球一次？
根據NASA。當他們這樣做時，他們以二次顆粒淋浴的形式釋放壓抑的能量，然後將其進入地面。然後可以檢測到該淋浴，例如在阿根廷的Pierre Auger天文台。您甚至可以在家中建造一個宇宙射線探測器：將毛氈墊浸入異丙醇中，並將其放在一些乾冰上。酒精將形成過飽和的蒸氣。當宇宙射線通過時，它將在蒸氣中留下一條可見的小徑。您可以找到有關的說明這個CERN網站。
使用自製的宇宙射線探測器，您可以期望看到每平方米的宇宙射線每秒大約一個低能（約10^10個電子伏特）。大約10^15 eV的高能量，每年撞擊一平方米。
宇宙射線具有多種不同的能級。最高的能量宇宙射線（稱為超高的能量宇宙射線或UHERCS）是最稀有的，每年達到1平方公里。這就是為什麼像Perre螺旋鑽這樣的觀測值如此巨大的原因 - 它們會產生更大的收集表面。加利福尼亞大學聖克魯斯分校的博士後研究員諾米·格拉伯斯（NoémieGlobus），紐約市的菲隆研究所（Flatiron Institute），宇宙射線的專家告訴《現場科學》：“我們需要巨大的實驗，因為最高的能量宇宙射線極為罕見。”
這些UHERC不僅是宇宙射線中最稀有的，它們也是最神秘的。
Globus說：“我們不了解最高能量的宇宙射線的起源。” “這簡直是未知的。這些粒子的能量一直使我感到驚訝。”
宇宙射線有害嗎？
所有能量的宇宙射線本質上對於人類及其物體來說都是可怕的。它們可以破壞電子設備並弄亂數碼相機。作為電離輻射的一種形式，它們可以產生各種健康後果，根據美國國家航空航天局（NASA）的說法。它們可以在細胞內部產生反應性氧化物種，在高水平下可以壓力細胞並導致細胞自殺，引入DNA突變，並引起導致癌症的複制錯誤。
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在地球的表面上，厚厚的氣氛可保護大多數人免受宇宙射線的破壞作用。但是宇宙射線對宇航員構成了嚴重的風險，尤其是當太空機構考慮到月球和火星的長期任務時。在國際空間站上有六個月的時間將使宇航員從相當於宇宙射線到表面約25個壽命的輻射。向火星進行的往返任務，包括在其未受保護的表面上進行一段時間，將三倍暴露。
空間機構目前正在努力工作，以確定累積宇宙射線損害的長期不良健康影響，並試圖開發系統以減輕風險，例如設計膠囊，其中貨物充當宇宙射線盾牌，並在中心受保護的人類宇航員。
即使宇宙射線通常是一種滋擾，但沒有它們，生活的演變可能是不可能的。這就是Globus研究的重點，因為她研究了宇宙射線在生活中扮演的角色。她說：“宇宙射線會引起突變，因此宇宙射線與發展的能力有關。”
宇宙射線與進化之間的聯繫長期以來一直被忽略，但是它迅速從各種領域引起了人們的興趣。例如，“我們不了解從非生命到生命的過渡”，尤其是，生物體產生的20種天然氨基酸中的19種表現出同型同型，這意味著它們在結構上排列了，因此它們不能在鏡像上超級置於鏡像上。 ” cosmic rays可能在那一步中起作用。”
編者註：此故事已更改以更新NoémieGlobus的研究隸屬關係。除了Flatiron Institute外，她還是加州大學聖克魯斯分校的博士後研究員。
其他資源
- 讀 ”如何在太空中死亡：穿越危險天體物理現象的旅程“（Pegasus Books，2020）Paul M. Sutter（本文的作者！）。
- 看這個簡短有關宇宙射線的視頻由莫納什大學物理與天文學學院製作。
- 聽這個radiolab情節這探討了宇宙射線對地球居民的影響。
