太阳耀斑影响地球同位素衰变 或是未知粒子作怪

2010年08月31日 13:37   来源:科技日报   常丽君

 

资料图


    在太阳耀斑和地球同位素衰变之间存在一种非同寻常的联系。影响衰变周期的物质可能是中微子,也可能是一种迄今未知的神秘粒子。如果这种明显的关系被进一步证实,将找到一种方法提前预测太阳耀斑爆发,有助于减少对卫星和电网造成的损害,并可能挽救在太空漫步的宇航员的生命。

    在全世界的学校里,都告知学生放射性元素的衰变周期是恒定不变的。这一理念在很多领域得到应用,如人类学家使用碳14来推断古文物年代,医生则用其来为癌症病人确定放射剂量等。

    同位素的整体衰变率是稳定的,但单个原子的衰变是一种随机方式,不可预测,因此要用一种盖革计数器产生衰变随机数。普渡大学物理教授伊弗雷姆·菲施巴赫测量了硅32和镭226原子核衰变的随机数,发现与此前公布的特定同位素的随机数并不一致。这和放射性元素的衰变率是一个常数的假设相悖。

    研究人员在美国长岛的布鲁克海文国家实验室和德国联邦物理技术学院检验了收集的数据,证明硅32和镭226的长期衰变率观察值存在季节性变化,冬天要比夏天稍微快一些。

    而普渡大学原子核工程师杰瑞·詹金斯同样也进行了类似的实验。2006年12月3日,太阳耀斑向地球喷出了一束粒子,他在此期间测量了锰54的衰变率,发现在太阳耀斑爆发前的一天半左右,锰54的衰变率就在轻微下降。

    詹金斯说,衰变率偏差发生在印第安纳州的中夜,这意味着太阳产生的某种物质穿越了地球,被探测器测知。这种物质可能是太阳中微子,它几乎没有重量,能以接近光速穿越物质世界,包括人体、岩石、海洋或植物,而不与任何东西发生反应。

    而且研究发现,衰变率的上下浮动好像和地球的椭圆轨道同步,随着地球运行到近日点(这里会接收到更多的中微子)和远日点而变化。根据布鲁克海文实验室的衰变数据,衰变的变化周期为33天。大部分太阳观察站显示的太阳表面旋转周期为28天,而太阳的核心是原子核反应产生中微子的地方,其转速会比表面要慢。

    斯坦福大学应用物理名誉教授、太阳内部活动专家彼得·斯德洛克说,太阳向地球发射中微子的密集程度,会随太阳自转而变化,这就像警车上面的旋转灯。如果改变衰变率的不是中微子,就肯定是太阳发射的某种未知粒子造成的。

    詹金斯说,是某种不与任何东西反应的物质改变了不可能发生变化的事物。但基于怎样的相互作用而改变了衰变率还是个谜。

(责任编辑:徐晶慧)

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