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范艾倫輻射環(huán)的地球周圍空間分布的模擬圖

發(fā)布時間：2011-8-9   來源：本站原創(chuàng)   點擊數(shù)：

據(jù)國外媒體報道，意大利羅馬大學(xué)的研究人員Piergiorgio Picozza所在研究小組發(fā)現(xiàn)，根據(jù)來自PAMELA衛(wèi)星的數(shù)據(jù)顯示，關(guān)于在地球附近存在一個反質(zhì)子環(huán)的理論是正確的。這個環(huán)有由宇宙射線與地球大氣頂部粒子的原子核發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的。相關(guān)的研究成果已經(jīng)發(fā)表在arXiv論文庫中（原屬美國能源部洛斯阿拉莫斯國家實驗室）。

在此之前，物理學(xué)家認為，產(chǎn)生于太陽的宇宙射線流不斷地撞擊地球的大氣層，這些宇宙射線流主要由質(zhì)子、電子和氦原子核組成。而太陽所產(chǎn)生的宇宙射線算是較大的一部分，另外還有部分來自宇宙其他的射線源。當(dāng)這些粒子與大氣層頂部的粒子核相撞時，就會產(chǎn)生更小的粒子。

這些更小的粒子被認為是反質(zhì)子，而大多數(shù)粒子在碰撞的過程中會全軍覆沒，而那些不與普通物質(zhì)發(fā)生碰撞的粒子就會留在大氣中，逐漸累積形成帶狀結(jié)構(gòu)。這個環(huán)繞地球的環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)被稱為：范艾倫輻射帶，主要是指在環(huán)繞地球的宇宙空間存在著高能輻射帶。這個高能輻射的帶狀分布不僅是一圈環(huán)結(jié)構(gòu)，還分為內(nèi)外兩個部分，在內(nèi)輻射環(huán)上，高能質(zhì)子居多，在外輻射環(huán)上，高能電子居多。而目前意大利的研究人員通過最新的觀測證明了這個高能輻射帶的存在，也就是說，美國物理學(xué)家詹姆斯·范·艾倫的理論被直接觀測數(shù)據(jù)證明是正確的。

而之所有會出現(xiàn)兩個環(huán)狀高能輻射帶，科學(xué)家認為這是由于地球的磁場造成的兩個內(nèi)外環(huán)輻射環(huán)就像地球的兩只無形的大耳朵，較輕的粒子可以處于外輻射環(huán)上，而更大更重一些粒子處于內(nèi)輻射環(huán)上，意大利研究人員發(fā)現(xiàn)的反質(zhì)子就存在內(nèi)輻射環(huán)上，這是因為質(zhì)子在地球重力的作用下處于更低的軌道位置。

為了檢驗這個高能輻射環(huán)理論，研究人員轉(zhuǎn)向使用用于反物質(zhì)探測的方法，并得到俄羅斯輕原子天體物理衛(wèi)星的支持，該衛(wèi)星上裝載有一個宇宙射線探測器的接受板，并定期經(jīng)過范艾倫輻射環(huán)非常密集的區(qū)域進行監(jiān)測。探測器經(jīng)過的區(qū)域，被科學(xué)家稱為“南大西洋異�！眳^(qū)域，在這個區(qū)域內(nèi)，范艾倫輻射環(huán)穿過地球的高層大氣。而這個區(qū)域同樣也給天文學(xué)家造成了不小的麻煩，由于哈勃望遠鏡軌道高度只有580公里左右，正好穿過這個區(qū)域，所以每次穿過的時候，就要停止觀測，否則將損壞敏感元件。從這一點可以看出，在看似黑暗、空無一物的宇宙空間，其實也蘊藏著極大的危險。

從2006年7月到2008年12月期間，超過850天的連續(xù)監(jiān)測，輕原子天體物理衛(wèi)星傳感器數(shù)據(jù)顯示監(jiān)測到28個反質(zhì)子，根據(jù)研究小組的人員介紹：“這個數(shù)量是非常大的，比我們對太陽風(fēng)進行隨機抽樣檢測中要高出3倍，這說明在靠近地球的內(nèi)高能輻射環(huán)上，聚集了較為豐富的反質(zhì)子。

這項研究的意義除了證明范艾倫輻射環(huán)理論正確性以外，也打開了其他空間研究的大門，比如，我們可以使用反質(zhì)子作為火箭的燃料，進行長距離的宇宙航行。目前的火箭發(fā)動機主要使用液態(tài)燃料，例如液氫液氧等，用這種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生動力的發(fā)動機絕對不合適進行長距離的宇宙航行，而使用反質(zhì)子發(fā)動機產(chǎn)生的能量不僅遠遠大于化學(xué)反應(yīng)類型的發(fā)動機，而且也所需的量也很少。

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