_ Întrebări și răspunsuri: Raze cosmice , vremea spațială și întrebări mai ample despre univers

Cu ochiul liber, nu puteți vedea vremea în spațiu sau nu puteți simți razele cosmice razele către Pământ, dar pot avea impact asupra sistemelor critice precum clima noastră , conectivitate la computer, comunicații și chiar sănătatea noastră.

Profesorul Regent de Fizică și Astronomie Xiaochun El își asumă unele dintre marile întrebări făcând măsurarea acestor raze cosmice folosind tehnologiile dezvoltate în fizica sa nucleară fundamentală proiecte de cercetare. El și echipa sa evaluează modul în care aceste raze afectează clima pământului, cum ar fi putut juca un rol în originile universului și cum pot juca un rol atunci când cancerul își are originea în organism.

Aici, Dr. El împărtășește ceea ce a inspirat această lucrare și modul în care studierea razelor cosmice poate avea un impact aici pe Pământ.

Vremea în spațiu este un termen general pentru descrierea activităților solare, inclusiv ejecția de masă coronală de la soare și lucruri precum geomagnetice. furtunile. Furtunile solare puternice ar putea cauza întreruperi semnificative ale sistemului nostru de comunicații, pot deteriora sateliții și pot afecta rețeaua electrică pe distanțe lungi, de exemplu.

Majoritatea particulelor de raze cosmice energetice – în principal protoni – au o origine galactică. ; unii dintre ei intră în sistemul solar și bombardează atmosfera Pământului. Aceste particule de raze cosmice se ciocnesc cu moleculele din atmosfera Pământului la aproximativ 15 kilometri altitudine și produc particule secundare (numite ploaie de raze cosmice).

Cele mai secundare particule care ajung la suprafața Pământului sunt particulele de muoni, care sunt detectate de detectoarele noastre. Vremea în spațiu influențează cantitatea de particule de raze cosmice care intră în atmosfera Pământului, motiv pentru care putem folosi datele de la detectoarele noastre pentru a studia schimbările în vremea spațială.

Detectorii de muoni de raze cosmice au fost dezvoltați de mine. și studenții mei din Grupul de Fizică Nucleară din Georgia State.

De astăzi, am instalat două detectoare în Sri Lanka, unul în Singapore și unul în Columbia, în afara S.U.A. De asemenea, avem detectoare instalate la Chara Array de pe Mount Wilson, California, și la Apache Point Observatory din New Mexico.

Planul actual este de a instala încă două detectoare în Africa și unul în Serbia înainte de sfârșitul acestei veri. Scopul meu pe termen lung este să instalez cel puțin un detector în fiecare țară din lume, sperăm, înainte de a mă retrage din statul Georgia.

Caracteristicile cheie ale detectorului nostru includ portabilitate, costuri reduse și instalare ușoară. și colectarea datelor. Având în vedere faptul că costul detectorului este mai ieftin decât costul unui iPhone, este practic posibil să instalați aceste detectoare în multe locații din întreaga lume.

Încălzirea climei determină extinderea atmosferei la altitudine mai mare. și evenimente meteorologice extreme din întreaga lume. Aceste schimbări influențează cantitatea de particule de raze cosmice înregistrate de detectorii noștri.

Prin analiza datelor, sperăm să dezvoltăm un model robust pentru monitorizarea tiparelor meteorologice extreme și a schimbărilor climatice de pe Pământ. Va dura ani de zile pentru a atinge acest obiectiv. În prezent, studenții noștri dezvoltă în mod activ instrumente de învățare automată pentru analiza datelor existente. Progresul va evolua pe măsură ce mai mulți detectoare vor fi conectate.

Atât spațiul, cât și vremea Pământului vor influența numărul de particule înregistrat de detectorii noștri. În multe cazuri, separarea acestor efecte este o provocare. Una dintre idei este de a pune un detector mai mic pe orbita joasă a Pământului pentru etichetarea evenimentelor meteorologice spațiale.

Anul trecut, dr. Ashwin Ashok și cu mine am vizitat Centrul de Cercetare Ames al NASA și am dezvoltat un prototip conform planului NASA. Specificații CubeSat. Potrivit prietenilor noștri de la NASA, sperăm că prototipul poate fi lansat în spațiu în 2025.

Razele cosmice au existat cu mult înainte ca viața să fie creată pe Pământ, care este o parte din radiația naturală de fond pe care o experimentează ființele umane. Cred că radiațiile ionizante sunt probabil legate de unele forme de cancer și aș dori să văd mai multe cercetări în acest domeniu. Deoarece razele cosmice sunt radiații ionizante care pot provoca mutații genetice și ruperea ADN-ului dublu catenar, este important să înțelegem rolul razelor cosmice în evoluția vieții pe Pământ, care este important pentru călătoriile în spațiu.

În plus, deoarece ploile de raze cosmice au loc de obicei la câțiva kilometri deasupra altitudinii de zbor a zborurilor comerciale, echipajele de zbor primesc mai multe doze de radiații. Timp de mulți ani, am purtat cu mine un contor Geiger când călătorim și am înregistrat creșterea nivelurilor de radiație a razelor cosmice între 20 și 40 de ori mai mare în comparație cu nivelurile de pe sol.

Am fost mult timp. interesați să înțeleagă efectele asupra sănătății ale acestor niveluri crescute de radiații. În ultimii doi ani, am reușit să folosesc propriul nostru detector pentru a avea o măsurare mult mai bună a creșterii radiațiilor cosmice cu o acuratețe statistică semnificativă.

Pe lângă cercetările mele, predau cursuri și lucrez cu un echipa de studenți absolvenți talentați sunt unele dintre cele mai pline de satisfacții ale muncii mele. În urma formării echipei Cosmic RISE cu facultatea noastră interdisciplinară, vedem o oportunitate excelentă de a folosi detectorul nou dezvoltat pentru instruirea STEM.

Costul detectorului este gestionabil, iar dispozitivele sunt atât portabile, cât și ușor de utilizat. a functiona. În același timp, acești detectoare fac posibilă încurajarea educației STEM pentru studenți peste diferențele culturale și barierele lingvistice pentru studenți, în special cei din țările în curs de dezvoltare.

Proiectul meu principal de cercetare, ca fizician nuclear de înaltă energie. , este de a ciocni nuclee de aur aproape de viteza luminii folosind colisionarul relativistic de ioni grei de la Brookhaven National Lab, care este sprijinit de Departamentul Energiei al SUA din 1998. Sunt recunoscător că am putut aduna o echipă de clasă mondială de fizicieni nucleari de la Georgia State, inclusiv Murad Sarsour, Megan Connors și Dr. Yang-Ting Chien.

Ideea este că starea materiei creată din nucleele care se ciocnesc este atât de fierbinte și densă și este foarte asemănătoare cu starea chestiunii la câteva microsecunde după Big Bang. Prin aceste experimente, vom dobândi mai multe cunoștințe despre evoluția universului timpuriu, ceea ce ne permite, la rândul său, să înțelegem mai bine formarea stelelor și galaxiilor atunci când universul se răcește și continuă să se extindă. La un moment dat, în prezența radiațiilor de raze cosmice se creează viața.

De-a lungul anilor, am reușit să folosesc tehnologiile din acest proiect și să dezvolt detectoare de raze cosmice pentru aplicații practice pentru rezolvarea celor mai presante. preocupare în lume — încălzirea climatică.

(Fluierul)