反宇宙射线超低本底谱仪

请问X射线与伽马射线有那些主要区别，宇宙射线中有哪些种吗？谢谢！

同一仪器在不同淡水湖面测量宇宙射线响应值，变化大吗？我们去年在微山湖0.056[b][font=宋体]μ[/font][font=宋体]Gy/h，今年在雪野湖0.052[b][font=宋体]μ[/font][font=宋体]Gy/h[/font][/b][/font][/b]

宇宙射线响应值有测量标准吗？在网上搜索没找到，谢谢

序 　　1992年，有一个人类知道的飞行最快的物体打到犹他州上空25千米的地球大气层上。它击中地球大气层时的运动速度是光速的百分之99.999,999,999,999,999,999,999，对于平常物体而言，这是有可能达到的最快速度。这个所谈到的物体就是宇宙射线，更准确地说是一颗宇宙粒子。它的本性和起源仍是个谜，但它却是从宇宙空间连绵不断降落到地球上的无数粒子之一。 　　20世纪的物理学建立在两个深奥而强大的理论基础之上：相对论和量子力学。前者是关于空间和时间的理论，当物体速度接近光速时，各种奇异的效应就完全显示出来。后者是关于物质的理论，所显示的效应甚至比相对论更古怪，不过主要表现在原子和亚原子的尺度上。由于宇宙射线是以非常接近光速运动的亚原子粒子，所以它把现代物理学的这两个基本理论的全部特色结合进一个单一实体。因此，在这人类认识到的物理实在的两个最基本方面的交叉点上，我们期待着能看到全新的甚或完全不同寻常的各种现象的活动。 　　天文学也许是最大众化的科学。如今，大家常常听到谈论黑洞、类星体和脉冲星。人们都听到过宇宙起始于一次大爆炸，而且报纸上定期展示给我们从哈勃空间望远镜发回的图片。可是，科学界以外的公众对宇宙射线却几乎什么也不知道，尽管实际上宇宙射线的产物每时每刻都在穿过我们的身体，对宇航员和甚至空中航线上的旅客可能是一种严重的致癌危险。 　　基本粒子物理学成为另一个颇具魅力的科学分支有其自身的合理性。例如Lep(设置在日内瓦附近的CERN实验室)的巨型加速器使亚原子碎片在周长许多千米的环形管道中运转。这些技术上的巨人创造着宇宙大爆炸刚发生后通常会有的物理条件。它们的建造和运行须耗费数十亿美元，对它们进行操作需要科学家和工程师们组成的真正意义上的大军。

阿尔法磁谱仪（Alpha Magnetic Spectrometer）是一个计划安装于国际空间站上的粒子物理试验设备。其目的在于探测宇宙中的奇异物质，包括暗物质及反物质。 2009年11月初，诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授宣布，阿尔法磁谱仪将于2010年7月29日早上7点30分在美国肯尼迪空间中心搭乘奋进号航天飞机的STS-134航班升空，送到国际空间站，开始为期3年的探索之旅。人类对宇宙探索一直在推进，AMS人类首个太空粒子探测器成功运行一周年，人类在获得了大量宇宙数据的同时，也获得了莫大的欣慰。AMS（阿尔法磁谱仪）运行一年，目前已经采集了160亿个宇宙射线数据。 160亿个宇宙射线数据，这是一个多么让人兴奋的数字，在过去的100年中，人类只采集到不到30亿个宇宙射线数据。而通过阿尔法磁谱仪，人们能够更多的了解宇宙，从而为人类探知宇宙构成填补认知空白，推动科学发展。 AMS项目主要使命是探索宇宙起源，寻找太空中的反物质和暗物质，是人类最大规模的太空科学家实验，是16个国家和地区600余位科学家共同致力的伟大项目。尽管太空环境十分苛刻，但AMS经受住了各种苛刻环境考验，目前正良好运行帮助人类探索未知的宇宙。

[size=4]辐射知识[/size] 一、电离辐射与电磁辐射电离辐射与电磁辐射统称为辐射（辐射实际上是一个更为广泛的概念，包括光辐射、热辐射、声辐射、地震波辐射等等）。它的本质为以波或粒子的形式向周围空间物质发射并传播能量。电离辐射通常又称为放射性辐射，由于这类辐射发生的能量较高，可以引起周围物质的原子电离，故称之为电离辐射。在辐射防护领域，电离辐射是指在生物物质中产生离子对的辐射。电离辐射根据组成的粒子本质不同，可分为α、β、γ（X ）、n 等辐射。电离辐射的来源可以是放射性核素（包括天然的和人工生产的），也可能是核反应装置，如反应堆、对撞机、加速器、核聚变装置等等，也可以是用于医学诊断和治疗的X 射线机。电磁辐射是由于交变的电场和磁场而产生的电磁波向周围空间产生的辐射。由于这类辐射的能量较低，无法引起周围物质电离。严格来讲所有电器（包括家用电器）都会产生电磁辐射，但真正会造成环境污染影响人类健康的是一些大功率的通讯设备，如雷达、电视和广播发射装置，工业用微波加热器（家用微波炉也可能有电磁辐射泄漏），射频感应和介质加热设备，高压输变电装置，电磁医疗和诊断设备等等。由于辐射的本质不同，因此它作用于人体的机理也不同于电离辐射。电磁辐射有近区场和远区场之分，它是按一个波长的距离来划分的。近区场的电磁场强度远大于远区场，因此是监测和防护的重点。二、本底辐射及其来源人类所居住的地球表面，到处都存在着放射性的照射，它们构成了本底辐射。对本底辐射的调查，也可称为零点调查，或背景调查，或水平调查。本底辐射包括天然辐射与人工辐射两个部分。天然辐射主要来源于宇宙射线和自然界中的天然放射性核素；人工辐射主要来源于核爆炸或大型核事故产生的全球沉降灰。宇宙射线来自外层空间，包括银河系粒子、太阳辐射和地球磁场俘获粒子。在近地面处的宇宙射线由70 ％的μ介子（硬成份）和30 ％的电子（软成份）组成。宇宙射线的量值与海拔高度和电磁纬度有关，此外还与太阳活动的周期（n 年）有关。一般在中国（中纬度）海平面处的值为3InGy / h ，在西藏（4000 一5000 米）约为120 一180nGy / h ，乘波音飞机（10000 米高空）约为770nGy / h 。本底辐射中的天然放射性核素主要为铀（u ）、钍（Th ）、镭（Ra ）和钾（K ) 。 铀系主要为U238（占99 . 28 % ）和U235 （占0 . 71 % ) ，它们的半衰期分别为44 . 7 亿年和7 . 04 亿年；钍系主要为Th232，它的半衰期为140 亿年，镭主要为Ra226 , 它是U 238的衰变子体，半衰期为1600 年，钾的放射性同位素是K40，它的半衰期为12 . 8 亿年。由上述数据可见，这些天然放射性核素的半衰期几乎与地球同龄，甚至更大。因此在今天自然界中仍可找到它们。 本底辐射中的人工放射性核素，主要为Cs 137, (半衰期30 . 2 年）和Sr90 （半衰期28 . 6 年），它们主要由核试验全球沉降而引起的，由于它们的半衰期相对较长，因此在上个世纪五十年代、六十年代，美苏核试验高峰期五六十年后，在今天的北半球土壤中，依然可以找到它们的踪影。此外还有微量的宇生放射性核素，是由于宇宙射线与大气中的原子碰撞而产生的，如Be7 等。相对于天然放射性核素，人工放射性核素和宇宙放射性核素对本底辐射剂量的贡献是微不足道的。（当然也有例外，例如在切尔诺贝利核电站隔离区3 公里内，至今的剂量仍有154mR / h ，它们主要来源于人工放射性核素。）环境本底辐射有两个特点：一为它关系到地球上每一个人，而且在长时期内它的值相对稳定（只要环境状况无重要变化）；第二特点为本底辐射随地域不同会有很大的变化，甚至在局部地区也会有较大差异，因此凡开展污染源的环境监测，必须先作环境本底调查（或零点调查，或背景调查）。严格的本底调查时间不应少于一年（因辐射水平随季节会有较大变化）。 三、核监测仪器分类与监测对象如上所述，核仪器是用于监测电离辐射的仪器（电磁辐射则要用场强仪、频谱仪等仪器）。核仪器可以粗略如下分类：1 、按测量对象性质分α测量仪：带电粒子测量仪β测量仪：带电粒子测量仪γ测量仪n 测量仪由于不同粒子与物质作用的机理不同，因此对不同粒子采用不同的传感器。它们不外可分为气体、闪烁、半导体传感器等。2 、按监测目的分：粒子强度仪：（总α、总β、总γ 、中子）仅与粒子数相关，与能量无关。剂量仪：主要指贯穿辐射、γ 、x 和中子，不仅与粒子数相关，与能量也有关，但无法区分是哪种核素。谱仪：(α、β、γ、x 、中子），区分各种不同的放射性核素，并可以与内置数据库和正确的刻度方法结合确定各种核素的强度及剂量。 3 、按监测用途分：入口探测器：（行人、车辆、火车、行李包裹、货物、集装箱等）用于出入境检验检疫以及国土安全。场所（固定点）剂量仪：用于发现监测区域异常排放，对用源场所的剂量进行监控、报警。巡测剂量仪：用于核环境、核安全，寻找放射源，发现特殊核材料个人剂量报警仪：用于从事核安全、核反恐人员的个人剂量监测及报警核素识别仪：用于识别放射性同位素及特殊核材料的种类并确定其强度，它可分实验室用以及便携式两种。核废物监测仪：用于核设施、核电站等，对核废物监测并分类表面污染监测仪：有监测路面（车载）、全身及工作衣表面（固定），桌面或任何工作区域局部表面（携带式）。气体及气溶胶测量仪：测氡气、釷射气、Xe 等惰性气体等流出物监测系统：用于核电站等大型核设施核成像系统：大型核仪器，采用辐射源和传感器组合，对监测目标扫描成像其他辅助设施：如自动气象站，气溶胶采样设备、无线电定位系统、车载设备等。

中国科技网讯 据物理学家组织网5月15日报道，来自德、加、美的联合科研团队发现，宇宙中的漫射气体能够从耀变体处吸收明亮的高能伽马射线放射，并为其强劲加热。这一令人惊讶的结果对于解析宇宙结构的形成具有重要意义。相关研究报告发表在近日出版的《天体物理学杂志》等刊物上。 耀变体是一种密度极高的高变能量源，其被假定为是处于寄主星系中央的超大质量黑洞。虽然可见光和无线电波等辐射穿越宇宙毫无问题，但高能伽马射线却不一样。这种特殊的辐射能够与星系放射出的可见光相互作用，使其变成基本粒子。最初，这些基本粒子会以近光速的速度运动，但随着其因为周围的漫射气体而减速，它们的能量将转化为热量，如同其他的制动过程一样，因此粒子周围的气体能被有效加热。处于平均密度的气体温度将提升10倍，而较稀疏区域的气体温度则可比预想的提高100多倍。 德国海德堡理论研究所（HITS）的科研人员表示，耀变体改写了宇宙的热演化史。在类星体的光谱中，存在着各种各样的“森林线”，它们源自宇宙中发生的密度波动，而“森林”则源于宇宙早期阶段中性氢对紫外线的吸收。额外的加热过程可电离中性氢，同时也意味着对类星体放射的紫外线吸收减少。如果气体变热，“森林线”也会随之拓展，这种效果代表了一个衡量早期宇宙温度的绝佳机会。 科研人员检查了新假设的加热过程，并利用超级计算机详细模拟了宇宙的结构发展。在宇宙进化中，最密集的波动将坍塌形成星系和星系团，漫射的气体则因为过热而无法坍塌，从而促使矮星系的形成趋缓甚至完全被抑制。这也是解决另一星系形成理论难题的关键：为什么我们在银河系附近以及气体密度较低的区域仅能观测到屈指可数的矮星系。 研究负责人、HITS的伏尔克·斯普林吉教授解释说，耀变体的加热过程十分令人兴奋，因为这种单独的效应能同时解决数个有关宇宙结构形成的谜题。下一步，科研团队还计划进一步改进这一模拟模型，以便更深入地了解耀变体的特性及其对当前宇宙的影响和意义。（张巍巍） 《科技日报》（2012-05-17 二版）

据国外媒体报道，近日，俄亥俄州立大学的天文学家们在研究恒星以及黑洞周围如何进行化学元素射线的放射和吸收时，发现诸如铁这样的重元素在受到特定能量X射线照射下，会发射出低能电子。依据这个情况，其联合了医学专家和放射肿瘤专家，研究这种特定能量的X射线对人体产生何种程度的影响，并发现其具有某种特异性，计划发展一种新型的放射治疗的方法，旨在针对人体内顽固的肿瘤细胞，但是对人体的健康细胞和组织不产生巨大的危害。这个发现却为医学上的肿瘤治疗提供了一种可能性：利用确定的重元素制成一种植入物进入人体内，医生可以通过这种植入物放射出的低能电子消灭肿瘤细胞，这种方法比目前医学上使用全身放射性治疗更有目的性和针对性，对人体健康的组织危害较小，同时，这种植入物也可以进行医疗诊断成像，为医生提供药物效果的评估。6月24日，国际分子光谱研讨会上，美国俄亥俄州立大学该项目的主要研究员Sultana Nahar对这个发现做了相关的叙述，主要使用电脑对金和铂元素放射情况进行模拟，并确定用来照射的X射线的频率　　这个电脑模拟结果显示：单个金和铂原子在所给定的X射线频率的照射下，放射出低能电子，而如何确定并控制X射线的照射频率是极大的挑战。实验证实：这个X射线辐射频率的范围及其狭窄，大约相当于X射线频率谱宽度的十分之一，产生出超过20个的低能电子。而作为天文学家，运用基本的天体物理和化学知识探寻恒星内部的射线情况，但是作为一个医生，却也能采用相同的方法对癌症进行治疗，这是一个非常有意义的发现。　　此外，俄亥俄州立大学的天文学家Nahar和Anil Pradhan发现：特定频率的X射线在照射重元素的时候，激发原子核周围的电子，导致电子振动并离开他们的运行轨道而产生低能电子，而剩下的物质基本为电离态的气体、等离子云以及纳米尺度的原子。　　然而，当1890年伦琴发现X射线之后，X射线的作用以及研发发展都有很大的进步，从基础物理学的角度看，物理学上的辐射在医生上的使用是非常的乱，这个现象几乎在国有的国家都是这样的。但是，直到目前为止，所有关于X射线的应用进展都还不能称为根本意义上的进步。而托马斯杰弗逊大学医学院医学物理学家Yan Yu，作为该项目的长期研究合作方，也希望这种X射线成像和放射治疗技术能有更进一步的发展。并在会议上也叙述了金和铂为何会显示出此类的行为以及医院在今后如何利用这些物质进行放射治疗。　　物理学家们知道，电子的轨道处于离核不同的距离上，当外围电子出现丢失时，轨道上的电子就会取代这个丢失的位置并释放出能量，这就是俄歇效应。由法国物理学家俄歇所发现。通常情况下，当能量强大到足以踢出原子核模型中的第二个电子，就称其为俄歇电子。而这个过程中也可能导致光粒子或者光子在特定的频率下发射出能量，这个频率科学家目前认为是K-阿尔法X射线。　　俄亥俄州立大学该项目首席研究员认为在诸如重金属铂的原子核模型中，K-阿尔法X射线将近距离的电子给踢了出去，而其中就有俄歇电子，这些电子处于低能量的状态且数量庞大，从这点出发，足以扼杀肿瘤细胞并粉碎他们的DNA。而医院可将使用K -阿尔法X射线，这将大大地减少了病人的辐射照射剂量。相关研究人员也相信在人体中嵌入纳米级的重元素粒子，可以有效地吸收特定的频率的X射线并产生相对应的的低能电子放射，杀死肿瘤细胞。

2013年04月18日 08:07 新浪科技 http://i0.sinaimg.cn/IT/2013/0418/U7917P2DT20130418080432.jpg德国波恩大学的研究人员自称发现证据，证明科幻影片《黑客帝国》中描写的景象可能在现实中存在。　　新浪科技讯 北京时间4月18日消息，据《赫芬顿邮报》报道，美国物理学家设计了一项新实验，用以验证宇宙是否为一个电脑模拟产物。一些科学家很久以前就提出一个哲学观点，认为人类可能生活在一台电脑里面，具体地说，就是电脑模拟出的宇宙。　　这一理论认为后人类时代的文明已能够运行规模大到一个宇宙的电脑模拟。他们模拟的宇宙拥有数十亿颗恒星，数十亿颗行星环绕这些恒星运行。在他们看来，这并不是耸人听闻的一种猜测，而是一个已经发生的事实。如果他们的理论成立，我们不过是电脑模拟的产物，我们所在的宇宙也是如此。　　德国波恩大学的研究人员自称发现证据，证明科幻影片《黑客帝国》中描写的景象可能在现实中存在。《黑客帝国》让一些人产生恐惧，认为自己可能生活在一个电脑生成的宇宙。这个虚拟宇宙由一台邪恶的人工智能电脑打造，利用人类充当能量场。现在，美国华盛顿大学的一支研究小组设计了一项实验，用以验证这一理论。　　华盛顿大学的马丁-萨瓦格教授表示：“虽然我们的电脑模拟只能在一个原子核尺度对宇宙进行建模，但资源限制的信号能够告诉我们更大规模的电脑模拟是否具有可能性。”科学家可以使用电脑进行模拟，执行格点量子色动力学运算，将宇宙分割成一个四维网格。这种做法允许研究人员分析将亚原子粒子聚合成中子和质子的力，同时允许这些现象在模拟中发生，包括产生复杂的物理学信号，让研究人员无需直接在电脑上进行编程，产生这些信号。通过观察这些信号——例如宇宙射线的能量限制——研究人员希望能够在我们的宇宙发现类似的现象。　　如果这种信号在模拟和现实中都存在，说明我们可能生活在一台电脑里面。萨瓦格在接受华盛顿大学通讯社采访时表示：“如果进行规模足够大的模拟，类似我们宇宙的东西便会出现。”萨瓦格的学生佐赫莱赫-达沃迪指出：“问题是，如果在同一个平台运行，你能否与其他宇宙进行通讯？”如果可以的话，这种通讯堪称一种最超级版的长途电话。(孝文)

标准大爆炸论描述了我们的宇宙，从核物质密度的状态中爆发出来，以后一直在膨胀。若我们把这个膨胀倒退回去，随着时间的后退，追踪宇宙的演化，那么，约在150 亿年前，所有的一切皆必集于一个单一的、无限密实的点上，数学上称之奇点。宇宙学家把这一创生瞬间搁在一边，而来考虑宇宙如何从超密态中演化出来。科学上的一个伟大成就，是对奇点后 1秒钟以来，所发生的一切作出描述，这一瞬间前宇宙处于无限密实和高温状态，是现代物理学所无能为力的。此时的密度和温度，已分别下降了；标准模型解释了25% 的原始氢，如何从大爆炸中转变成氦，为何宇宙弥漫着温度在3K之下的微波辐射以及其他一些问题。但标准模型无法解释创生本身——一个极密极热的宇宙，如何在 1秒的岁数上创生出来。在探索这一奥秘中，理论家考虑到这种可能性：我们的宇宙，只不过是无数宇宙中的一个。这一思想和黑暴胀概念相关。标准模型难以解释宇宙中的平滑性和均匀性，而暴胀说却迎刃而解。暴胀开始于一个瞬间，当时整个宇宙只有一颗基本粒的大小，由于短暂的量子起伏能无限扩大，从而出现了按指数性急剧膨胀的暴胀，它为从无(真空)中生有(宇宙)提供了一条途径，这听上去像神话，但量子论的测不准原理确实导致了这种结果。该原理说，在微观世界，我们能精确地测定一粒子(如电子)的位置，但却以测不准其动量为代价，反之亦然。这相当于说，我们了解一辆汽车的速度，可是却无法确定它在那里?这并非荒谬?(幸亏这仅发生于粒子世界)量子说的奠基人海森堡说，这个“测不准”并非测量技术的问题，这是一条自然法则。我们把诸如位置动量这样的，显现量子行为的一对物理量，称为共轭变量，能量和时间组成另一对共轭变量。量子论精确地定义能量(E)和时间(T)之间的关系，据此，能量可在微小的真空空间中出现，只要它能很快消失，以致没有时间来觉察这一过程。这就延伸出一个重要的结论，因据爱氏的相对论，质量(m)和能量(E)是等价的。故测不准原理认为，在微小空间中，能出现物质，只要它很快消失。例如，现在人们知道，电子和正电子从真空中暴出存活极短的间隙而相互湮灭。此般粒子称为云粒子，它们的存在，解释了带电粒子间的电磁力作用。若无云粒子，理论跟观察就不吻合，在此意义上，云粒子可视为“真实”。真空中的量子起伏是一个量子水平上的事件，它怎么能暴出含有如此大量物质(质量)的宇宙呢 ?理论家说，引力场中含有能量，若以物质(也即能量)所表示的能量为正，则引力能为负，宇宙总的引力能与其总的质量能必相等，故宇宙的净能为零。因此，所有一切皆通过量子起伏，从零无中涌出也就不奇怪了。既然我们的宇宙(一个质能论)当真从零无中涌出，并经暴胀生成完整的宇宙，那么类似的过程也可在其他空间出现吗? 是的，应该是那样。从测不准原理的观点来看，在这时间的长河上，浮着无限的质能论，我们这个理论，只是其中之一，遗憾的是，理论与理论之间无法互通信息!多宇宙论无疑是现代宇宙学的一个进展，它兴起于80年代后期。在这一领域中近来出了一位新秀——维仑金，他从宇宙学的业余爱好者，变成了宇宙学家，他的观点使得像霍金(被誉为爱因斯坦第二)、古斯(暴胀论创立者)这样的人物，都为之刮目相看。他提出了平凡原理。我们宇宙是众多中的一个，现在要问，它为何具有这些特征，这里指的是一些基本自然常数：光速、电子电荷、夸克质量等，它们形成物理学的基础，也用以界定我们的宇宙。要知道，这些常数对恒星的形成，生命的产生，都是十分关键且敏感的，也就是说，这些常数的值稍有变化，恒星不会形成，更谈不上你、我、他的存在了，但在这里还未包括令理论家深感头痛的宇宙常数。宇宙常数来得也蹊跷，当爱氏把广义相对论方程应用于宇宙学时，使他陷入困境，因为物质的引力吸引，势必造成宇宙的塌缩，于是他在方程中添上一个带正号(因引力能为负)的宇宙常数(表示斥力)，以使宇宙保持平衡而处于静态( 这是当时科学界的共识 )，但1927年哈勃发现了宇宙在膨胀，根本不需要这个人为的斥力了。故爱氏把宇宙常数称为“我一生中最大的错误。”半个多世纪以后，现代宇宙学家为宇宙常数平了反，它不但不多余，且地位重要，其值的大小甚至可决定我们宇宙是否存在；它的含义已不再像过去那样模糊，而是我们宇宙真空能量密度的一种量度。一些物理学家计算出的宇宙常数值是一个大的正值，这将引起很大的反引力，使宇宙膨胀达到碎裂的程度；一个大的负值，将使宇宙有一个奇怪的曲率，当你从窗口朝外看时，竟可看到房子的内部，显然跟实际不符。物理学家已认识到，期望值与观察值之间有个很大的距离，这说明有某种尚未知晓的原因，正在使该常数值下降；若有某种因素使此常数从一个可疑的高值，降到十分接近于零，那么此常数必为零。因在他们看来，零与一个小数相比，则零更具有本质的意义。但是维仑金的想法却不然，他认为一个小数更可取。如何解决这个问题，维氏借用了宇宙学中的“人择原理”。

揭主宰宇宙的“黑暗幽灵”：或为惰性中微子http://image.techweb.com.cn/upload/2013/0330/img20130313646046320.jpg科学家在对宇宙微波背景辐射的观测发现，根据重子物质构成理论，如果没有暗物质介入，宇宙中无法演化出星系。腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，科学家已经发现宇宙中存在大量的暗物质，除了暗能量外几乎所有的宇宙质量都由暗物质提供，显然暗物质是宇宙质量的“巨人”，支配着我们宇宙中的星系。传统意义上暗物质可分为冷暗物质、热暗物质以及温暗物质，作为宇宙中看不见的质量，科学家试图将暗物质纳入标准模型之中，它影响着宇宙星系的演化、恒星诞生等一系列谜团。到目前为止，科学家已经进行了多种暗物质探测实验，这些暗物质探索实验或许让人产生了某种联想，比如意大利格兰萨索国家实验室进行的DAMA/LIBRA暗物质探测实验、明尼苏达素丹地矿国家公园地下深处进行了CDMS暗物质探索计划等，当前使用较为广泛的是低温暗物质探测以及惰性液体探测器等。对于一位年轻理论宇宙学家而言，当前宇宙中有许多令人无法解释的现象，根据现有的宇宙理论以及天文观测结论，暗物质的确存在，我们需要重新思考这些统治宇宙神秘力量。宇宙中大约六分之五的物质是不可见的，早在1930年代，瑞士科学家弗里茨·兹威基就发现螺旋星系旋转速度存在不明物质拉动，如果按照牛顿引力的计算，星系旋转时最外侧的线速度将过大，势必将把整个星系拖垮，因此需要在一种庞大的介质作用下才能保证星系按目前观测的速度旋转，这些看不见的物质就是后来人们认为的暗物质。到了1970年代，科学家观测收集到银河系以及一些本地星系群中其他星系的旋转曲线，曲线中的信息可得出在距离星系中央不同距离上天体运行的速度关系，如果星系外侧天体旋转的向心力由引力提供 ，那么离星系中央越远引力就越弱，旋转的速度就会降低，而科学家的观测却发现边缘天体的运行速度比理论要慢，这说明星系周围存在大量暗物质。对于暗物质是否存在，科学家在对宇宙微波背景辐射（CMB）的研究也得到了证实。微波背景辐射是宇宙大爆炸后留存的“余热”，大爆炸之后经历的暴涨时期使得宇宙逐渐冷却，大爆炸损失的能量我们可以在微波波段上看到，CMB的发现也暗示了宇宙诞生于一场大爆炸，同时科学家也发现了一个值为十万分之一的温变，根据宇宙中重子物质构成理论，十万分之一温变形成的各项异性还不足以使星系在宇宙中出现，而引入暗物质后该问题就迎刃而解，星系可以在140亿年的时间内大量形成。此外，科学家在对CMB谱密度主峰的测量发现了宇宙的几何形状，即宇宙空间接近平坦结构，证实了暴涨宇宙模型的预言。暗物质的成分一直以来是个未解之谜，科学家提出的理论中有一种被称为大质量弱相互作用粒子，即WIMP粒子，其特点是拥有较大的质量，与周围的物质不存在相互作用，因此我们可能通过电磁途径探测到该粒子的信号，其对应的暗物质粒子或为冷暗物质。CDMS暗物质探索计划的科学家曾经发现过类似WIMP粒子的踪迹，意大利萨索国家实验室进行的DAMA/LIBRA暗物质探测实验发现暗物质粒子可能存在年周期性的变化。也有假说认为暗物质粒子是一类超对称粒子，物理学家认为这些粒子的自旋差为1/2，其来自宇宙大爆炸，如果他们确实存在，欧洲大型强子对撞机就可能发现它们。目前，较为简单的暗物质粒子超对称理论已经被排除，科学家正在进一步验证更复杂的超对称模型，到了2015年，大型强子对撞机完成能量升级后将重新启动，剑桥大学的粒子理论学家Ben Allanach认为如果在对撞机重启后的未来一年还不能发现它们，该理论可能会被排除，而奇迹是否会发生呢？意大利萨索国家实验室的DAMA/LIBRA暗物质探测实验已经证实了可能有暗物质粒子导致的周期性信号，帕梅拉卫星和国际空间站上的阿尔法磁谱仪 (AMS)也观测到可能两个大质量弱相互作用粒子（WIMP）碰撞的信号，但科学家认为其或是反物质粒子的行为，并不是我们所期望的暗物质粒子踪迹。总体而言，对暗物质粒子的探索实验存在诸多怀疑的观点，曾经提出的多种可能性解释被不断地被排除。加州大学的宇宙学家迈克尔·伊兰科尔钦去年针对冷暗物质模型进行了研究，模拟了矮球状星系在冷暗物质粒子介入下产生的变化，它们是一类位于银河系周围的迷你星系，通过模拟科学家希望发现恒星是如何在充满暗物质的环境下运行，并推测矮球状星系中的暗物质总量。在1980年代，科学家在对中微子进行研究时发现这些速度接近光速的古怪粒子群足以解释暗物质，但是之后的研究过度估计了该粒子的质量，基于中微子理论的热暗物质与冷暗物质粒子存在相反的特性，即运行速度太快以至于无法介入诸如星系这样的天体中。数年前，一组科学家发现暗物质并不太冷也不太热，这些“温”暗物质粒子可能是一类质量更大的中微子，即惰性中微子(sterile neutrino)，除了引力作用外几乎无法探测到它们的行为。大型强子对撞机可能制造出惰性中微子与其他粒子碰撞的模型，如果温暗物质是一种解决方案，那么DAMA/LIBRA暗物质探测实验可能处于一个错误的探索方向上。对于宇宙中的暗物质分配问题，科学家认为该过程需要大量的能量，超新星可能是这一能量的唯一来源，最新的研究称暗物质粒子碰撞可形成明亮的伽马射线闪光，但是到目前为止还没发现此类信号。

科技日报讯一个宇宙果然还是太孤单了。据国外媒体报道，美国科学家最近发现了首个证明其他宇宙存在的确凿证据。借助由普朗克太空望远镜观测到的数据绘制而成的宇宙地图，科学家们认为，图中宇宙微波背景辐射之所出现不规则分布的状况，其原因只能是其他宇宙施加的引力所致。该结果可能是“多重宇宙”这个颇富争议的理论问世以来第一个真正的证据。 宇宙全景图展示了138亿年前大爆炸发生时产生的辐射——它们在今日依然可被侦测到，并被称为宇宙微波辐射。一般来说，科学家们倾向于认为这种辐射的分布是均匀的，但是全景图显示出不同的事实——在南半部的天空中存在一个强大的中心，以及一个无法用现有物理学知识解释的“冷域”。 实际上早在2005年，美国北卡罗来纳大学教堂山分校的理论物理学家劳拉·莫尔西·霍格顿与卡耐基梅隆大学教授理查德·霍尔曼曾预言宇宙辐射不规则分布的存在，而其原因来自于其他宇宙的牵引。不过一直以来他们都缺乏可操作性的实验验证方法。 如今，通过普朗克天文望远镜的数据，莫尔西教授相信自己当年的预测已经得到证实：人类所处的宇宙并非独一无二，它只是无数同类中普普通通的一个。“自大爆炸发生起，其他的宇宙就一直对我们所在的宇宙施加着引力，宇宙微波辐射的不均匀分布就是结果。它也是第一份令我们能够证实其他宇宙存在的有力证据。”莫尔西说。 尽管依然有不少科学家对“多重宇宙”这一理论抱有质疑，但是该发现势必引发物理学许多观点与认识的改变。花费5.15亿英镑打造普朗克望远镜的欧洲空间局就表示，该望远镜提供的宇宙全景图具有极高的精确度，因而从中确实有可能发现许多目前尚无法解释的谜题，而它们也对物理学提出了新的挑战。 据《星期日泰晤士报》称，剑桥大学理论物理学教授马尔科姆·佩瑞认为，该发现有极高的可能来佐证“多重宇宙”的存在。他的同事天体物理学教授乔治·埃弗斯塔西欧对此也表示支持：“多重宇宙的论调现在听起来仍然让有些人感到怪异，这情况就像当年大爆炸理论的提出一样。不过，现今我们已经掌握了有力的证据，这必将彻底改变人们对于宇宙的认知。” （张梦然） 《科技日报》 2013-05-23 （二版）

物理宇宙学 宇宙学是天体物理学的分支，它是研究宇宙大尺度结构和宇宙形成及演化等基本问题的学科。宇宙学的研究对象是天体运动和它的第一起因，在人类历史的很长一段时期曾是形而上学的一部份。作为科学，宇宙学起源于哥白尼原则和牛顿力学，它们指出天体和地球上的物体遵守同样的物理原理并解释了天体的运动。现在这一分支被称为天体力学。一般认为，物理宇宙学起源于二十世纪的爱因斯坦广义相对论和对极远天体的天文观测。 二十世纪的科技进步使对宇宙起源的猜测成为可能。它也帮助建立了被绝大多数宇宙学家公认作理论和观测基础的大爆炸理论。（虽然职业宇宙学家认为大爆炸理论给观测以最好的解释，一些人至今仍在鼓吹另类宇宙学如等离子体宇宙学和稳恒态宇宙学。）大致来说，物理宇宙学处理的对象是宇宙中最大的物体（如星系，星系团，超团），最早形成的物体（如类星体）和几乎均匀的最早期宇宙（大爆炸，宇宙暴涨，微波背景辐射）。 宇宙学是比较特别的学科。它从粒子物理实验，粒子物理唯象学，甚至弦理论中汲取了许多结果。它的其他来源包括天体物理，广义相对论和等离子体物理的研究。发展历史 现代宇宙学是沿着观测和理论的辐辙发展起来的。1915年爱因斯坦提出了广义相对论。因为那时的物理学家有一种偏见，认为宇宙是静态的、无始无终的，爱因斯坦在他的方程中加入了一个宇宙学常数项。这个物质加宇宙学常数的稳恒态爱因斯坦宇宙模型是不稳定的，它最终总会膨胀或收缩。广义相对论的宇宙学解是由弗里德曼发现的，现在被称为弗里德曼-罗伯森-沃克宇宙。它描写的是膨胀或收缩的宇宙。 1910年斯里菲和威兹用多普勒现象来解释观测到的涡状星云的红移。这意味着这些星云正离我们远去。虽然人们可以测量天体的视角大小，但是却很难知道它们的实际大小和亮度，这使得测量天体的距离异常得困难。斯里菲和威兹没有意识到这些星云其实是河外星系，也没有意识这个发现对宇宙学的意义。1927年，一位比利时的天主教神甫勒玛泰独立地发现了弗里德曼-罗伯森-沃克解并在涡状星云的观测基础上提出宇宙起源于原初原子爆炸的假说。1929年哈勃为这个假说提供了观测依据。他证明了涡状星云是一些星系并通过观测仙王变星来测量了它们的距离。他同时还发现了星系红移和亮度之间的关系，认为这一关系的起源是因为在所有方向星系离我们远去的速度正比于它们的距离。这个关系被称为哈勃定律，它其实只在最近才被确认，哈勃的数据误差很大。给定宇宙学原理，哈勃定律意味着宇宙是在膨胀的。有两种可能可以解释这个现象，其一是由伽莫夫提出的大爆炸理论，另一种理论是霍义耳的稳恒态模型。在此模型中，星系互相远离时不停地有新物质产生，在任何时间宇宙大致是一样的。许多年来这两者互有支撑依据。但是从1965年发现微波背景辐射以来，观测结果越来越倾向于支持前一种理论。1960年代以前，许多宇宙学家认为弗里德曼宇宙开始时的无限致密奇点是数学上的理想化，宇宙也应在到达此热致密状态之前从收缩转换到从新膨胀。这就是托尔曼的振荡宇宙模型。但是霍金和彭罗斯证明了这个模型是不可能工作的，他们指出了奇点是广义相对论的一个特征。从此以来大多数宇宙学家开始接受宇宙在有限时间以前开始演化的大爆炸理论。研究领域以下所列的是宇宙学研究的一些最活跃的领域，大致按时间顺序排列。这个单子不包括大爆炸宇宙学。它可以参见宇宙时间表。极早期宇宙虽然大爆炸理论看起来可以解释从10 − 33秒钟开始的早期热宇宙，它却面临着许多困难。其中之一是现今的粒子物理理论不能为宇宙的平坦性、均匀型和各向齐性（参阅宇宙学原理）提供一个令人满意的答案。另外，大统一模型预言了宇宙中有磁单极，它们也没有被观察到。宇宙暴涨解决了这些问题。它的物理模型虽然很简单，但是却没有被粒子物理所证实，其主要困难在于如何调和它和量子场论的矛盾。一些宇宙学家认为弦理论和膜宇宙学能为解决宇宙学原理提供另一方案。宇宙学的另一主要问题是解释为什么粒子要多于反粒子。X射线观测表明宇宙并不是由物质和反物质的区域组成的。它的主要组成是物质。这个问题称为重子不对称性，解释这种现象的理论被称为重子产生。重子产生理论是由萨哈罗夫于1967年提出的，它的必要条件中包括物质和反物质间的电荷-宇称对称性的破缺。粒子加速器只观测到很小的电荷-宇称对称破坏，不能解释宇宙的重子不对称性。宇宙学家和粒子物理学家希望能发现电荷-宇称破坏的其它来源。 重子产生和宇宙暴涨都与粒子物理有密切的联系。这些问题的解决答案可能会产生于高能理论和实验而不是于天文观察中。大爆炸核合成过程大爆炸核合成是关于元素在早期宇宙形成的理论。当宇宙演化到大约三分钟时，它已经足够冷却，这时核聚变及核合成过程就终止了。因为大爆炸核合成过程持续的时间极为短暂，从氢离子（质子）出发，它的主要合成成品是轻元素如氘、氦-4和锂。其它元素则极为微量。（重元素主要是由星体如超新星中的核反应而形成的。）虽然在1948年伽莫夫、阿尔菲和赫尔曼就已经提出了这个理论的基本观点，由于在此理论中轻元素的丰度与早期宇宙的物理性质关系密切，它至今仍然是检验大爆炸时期物理理论的极灵敏的探针。比如，它可以用来检验等效原理、暗物质和中微子物理。

Ia型超新星爆发亮度并非恒定宇宙“标准光源”可能不“标准” 新华社东京4月10日电（记者 蓝建中）Ia型超新星爆发是白矮星质量过大、无法继续自我支撑时发生的爆炸。此前科学界认为其亮度是基本恒定的，并将其作为观测宇宙空间距离的“标准光源”。但日本研究人员近日宣布，“标准光源”可能不“标准”。 超新星爆发时会释放出巨大的能量，地球上都可以观测到数十亿光年外的超新星爆发。这种爆发也可以分为几类，其中，Ia型超新星爆发时释放的能量被认为基本一致，绝对亮度基本相同，地球上观测到的亮度就可以代表距离，越暗则距地球越远，越亮则越近。因此观测Ia型超新星亮度常用于计算遥远星系的距离，帮助研究暗能量等问题。2011年诺贝尔物理学奖正是授予这一研究成果。 不过，近年来有科学家对“Ia型超新星爆发亮度恒定”产生疑问，认为Ia型超新星爆发亮度可能跟爆发前的星体组成、周边环境以及爆发机制等有关。而要把握爆发前星体的组成成分，最好的办法就是详细调查超新星爆发抛散的星体残骸。 日本宫崎大学的研究人员在2010年9月至2011年3月间，利用“朱雀”号卫星的X射线相机，观测了1604年由德国天文学家开普勒发现的开普勒超新星爆发残骸，这次Ia型超新星爆发是银河系最新发生的一起。结果发现，这颗白矮星爆发前的金属量相当于太阳的3倍。金属量是指恒星内除了氢和氦元素外，其他化学元素所占的比例。 研究小组还观测到另一颗超新星爆发时，其金属量与太阳差不多。根据理论计算，爆发前白矮星的金属量会对Ia型超新星爆发绝对亮度产生影响。因此新发现表明，Ia型超新星爆发时的绝对亮度可能是有差异的。研究人员预计，这一发现将引发有关现有宇宙膨胀测定可信性的讨论。 相关研究成果10日发表在《天体物理学杂志通讯》上。研究人员今后将继续观测Ia型超新星爆发的多样性，以期进一步加深对宇宙的理解。 《科技日报》（2013-04-12 二版）

2013年02月16日 来源： 腾讯科学 腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，虽然我们常在好莱坞大片中看到时间旅行的场面，但现实中物理学家已经开始行动，他们首次演示了“回到过去”的时间旅行会是怎样的情景。时间旅行的可视化演示是相当离奇的画面，科学家在假设宇宙形状的基础上进行时间旅行，这一过程被认为是可行的，这可能会帮助我们理解仍然被笼罩在神秘色彩下的物质（物理定律）因果关系，为探索时间旅行的物理理论铺平道路。 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130216/00241d8fef0e1289109d21.jpg 物理学家在广义相对论中发现了可存在封闭类时曲线的时空解，或许我们可利用这些特殊时空进行时间旅行http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130216/00241d8fef0e1289109d22.jpg 科学家模拟一个类似地球的球体在哥德尔宇宙中“回到过去”的画面 研究人员使用计算机图形技术，对宇宙中的光线（起源）进行跟踪，这一成果不仅应用于时间旅行的研究，也可协助科学家对远古星系光线的研究，这些光在宇宙中穿梭了百亿年才抵达我们的望远镜。在爱因斯坦的广义相对论方程中，我们推出了宇宙时空曲率，进而得到引力场方程，科学家发现在许多“假设宇宙”中允许时间旅行的发生，比如旋转宇宙模型。 早在1949年，新泽西州普林斯顿高等研究院科学家哥德尔发现了爱因斯坦引力场方程的神秘解，当处于解赋予的“旋转宇宙”中时，物体运动可沿着一条封闭的曲线进行，即“封闭类时曲线”，它可描述伪黎曼流形中粒子在时空中运动的世界线（四维时空中的轨迹）。曲线定义下的粒子可通过时间循环而回到原来的空间中，当然“封闭类时曲线”并不是一种时间机器，它不能带你回到过去，但如果沿着这条奇异的路径，你将会前往未来的时空，然后在回到原点，恢复原来的时空状态，这就有点儿像你向左转后发现自己回到了上个星期。 依据哥德尔宇宙（整体旋转宇宙）中存在的奇怪路线，科学家认为我们似乎可以“超光速”旅行，然而我们现实中的宇宙可以想象为在大质量天体周围围绕着“看不见的曲线”，如同蹦床上的保龄球。哥德尔宇宙具有一个无限宽的旋转中心轴，以及无限长的物质分布，这个理论已经在过去从数学的角度进行了研究，但该团队的理论物理学家沃尔夫冈·施莱希第一次对该情况进行了可视化预见。科学家使用射线来跟踪模拟一个类似地球的物体处于圆柱状旋转宇宙中所发生的情景，通常情况下，射线跟踪可绘制一条从虚拟摄像机到三维空间的直线。 哥德尔宇宙存在两个不同的特点：第一，由于哥德尔宇宙是一种整体旋转式的时空，光线在其中以螺旋态移动；第二，旋转宇宙的外部“线速度”比内部要快，因此这里就存在一个逻辑上的半径，可以满足运行速度超过光速，但是光线不能穿过图3中的中轴线，这样类似地球状的物体就像一面镜子的对称镜像，将光线反射回中心。此外，对光线的控制还可以取得一些奇怪的效果，在地球前部的光线呈现出扁平状，来自地球后面的光线被圆柱形的地平线所反射，这样前后光线抵达就会出现时间差，这就是对“过去”的可视化成像。 其中最引人注目的是，你可以在不同的时间点上“同时”看到同一个物体的两个可视化图像。根据沃尔夫冈·施莱希介绍：“当研究团队沿着圆轨道移动那个地球时，发现了更多奇怪的现象，在不同的时间点上，许多其他图像也接踵而至，形成类似连贯性的时空扭曲景象。奇怪的是，其中并不涉及现实宇宙中的时间旅行，这只是将宇宙的外观在给定的时间点上进行重新创建。为了将时间旅行进行可视化表达，研究小组将一个球体沿着封闭类时曲线运动，为了简单起见，使用颜色来表示其年龄（时间旅行前后）变化。 科学家们将年轻（未来）的红色球体与年老（过去）的蓝色球体沿着封闭类时曲线进行碰撞，模拟一个物体进行时间旅行时发生的现象，很显然两者接触后红色的球体沿着封闭类时曲线向未来移动，它最终还会进入环路回到过去，即变成蓝色球体所代表的时空，这一过程将往复进行。同时，蓝色的球体则会离开封闭类时曲线，由于它并不向未来移动，因此其颜色继续加深，变成了紫色，代表其处于年龄更老的过去。 从上面这个模拟视频可以看出，似乎物体很难回到未来，但是它提供了关于爱因斯坦理论独特的解，来自马萨诸塞州科技学院研究人员马克斯·特格马克认为我们发现光线跟踪可视化可以深化我们对广义相对论的理论。科罗拉多大学研究人员安德鲁·汉密尔顿也同意这个观点，这个视频让奇怪的时间旅行变得可以理解，但重要的是我们还不知道为什么在我们的宇宙中，时间似乎只向前移动，根据物理定律，我们宇宙中的物体无法在时间轴的前后移动，而可以在空间中自由移动。 从更深层次的角度看，物体的因果关系（物理定律）是宇宙最深的奥秘，而方程中也可能存在因果关系失效的地方，就比如哥德尔宇宙，可能为我们提供了一个新的关于时间旅行的研究途径。我们目前所知的哥德尔宇宙并不是我们现实中宇宙的模型，在这个宇宙时空里，宇宙的旋转可以带动边缘的光线，沿着封闭曲线运动。这与我们宇宙中的黑洞旋转类似，黑洞的引力拖动了周围时空的旋转，形成一个旋转的球体，科学家迈克尔·布塞认为我们期待类似的效应出现于其他时空区域，也可能存在于我们的宇宙中。 模拟时间旅行宇宙可视化技术显示了对光线路径在极端方式下的操作，虽然它们并没有产生封闭类时曲线，但其可以开发成扭曲空间中的光线跟踪等新技术，用于新一代的空间望远镜中。魏茨曼科学研究所科学家乌尔夫·伦哈德认为当远古星光通过大质量恒星或者星系周围时，我们可以探测到它们的信号。

辐射定义 放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核辐射，核爆炸和核事故都有核辐射。核 核辐射标志辐射主要是α、β、γ三种射线： α射线是氦核，只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大； β射线是电子流，照射皮肤后烧伤明显。这两种射线由于穿透力小，影响距离比较近只要辐射源不进入体内，影响不会太大； γ射线的穿透力很强，是一种波长很短的电磁波。γ辐射和X射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远。宇宙、自然界能产生放射性的物质不少但危害都不太大，只有核爆炸或核电站事故泄漏的放射性物质才能大范围地对人员造成伤亡。 电磁波是很常见的辐射，对人体的影响主要由功率（与场强有关）和频率决定。通讯用的无线电波是频率较低的电磁波，如果按照频率从低到高（波长从长到短）按次序排列，电磁波可以分为：长波、中波、短波、超短波、微波、远红外线、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线、宇宙射线。以可见光为界，频率低于（波长长于）可见光的电磁波对人体产生的主要是热效应，频率高于可见光的射线对人体主要产生化学效应。

福岛核事故以来，相信大家对电离辐射的概念不再陌生。大师兄α射线，是带有2个质子和2个中子的氦核，二师兄β射线，是高速运动的电子，三师兄γ射线，是一种高能光子，四师兄X射线，是一种比γ射线能量低一些的高能光子。除此之外，还有一个名气不大，本事不小的小师弟，他就是中子射线。中子射线之所以排在四位师兄的后面，因为出场的机会较少。α、β和γ常常产生于天然放射性衰变中，X射线也常常与医学检查联系在一起。除此之外，工业生产当中也时不时地会遇到这几位的身影。相比之下，中子射线就没那么常见了。只有极少数放射性元素衰变时会放出中子，个别原子序数较大的天然放射性元素也会自发裂变释放出中子。为了得到大量的中子射线，往往要用一种粒子去轰击原子核。例如，用α射线轰击铍-9，会生成碳-12和中子。因此，日常生活中接触到中子射线的机会要比其他射线小得多。由于宇宙射线的影响，在海平面附近，中子的通量密度约为60中子/平方厘米·小时，这代表平均1平方厘米的面积上一个小时之内会通过大约60个中子。而在3km的高空，这个数值就增加到了600中子/平方厘米·小时。相比之下，体重70公斤的成人体内每秒钟有约4300个钾-40原子发生衰变，释放β或γ射线，假设人体的横截面是500平方厘米，宇宙射线全部来自竖直方向的话，那么每秒钟穿过人体的中子数约为8.3~83个，还不及钾-40衰变的零头，完全不需担心。 微妙的平衡中子虽然是小师弟，但他还懂一点儿师兄们都不擅长的"内功"，那就是把某些本来没有放射性的化学元素变成它的放射性同位素，叫做中子活化（neutron activation）。我们知道，化学元素的原子核由质子和中子组成。在强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用的明争暗斗之下，原子核的“砖块”之间保持着一种微妙的平衡。此时，如果原子核俘获了一个外来的中子，三种相互作用的比例就会发生变化，微妙的平衡也许就不复存在，原子核的大厦变得摇摇欲坠，随时可能土崩瓦解——这就形成了该元素的放射性同位素。中子射线的师兄们也有类似的本领。不过要么是它们的穿透性比中子弱，不能深入物体内部；要么需要很高的能量，天然放射性元素释放的能量通常没这个高；要么与原子核发生反应的概率比中子的小几个数量级，所以放射剂量学的文献通常不考虑它们的“活化反应”。那么，中子射线相对擅长的本领要不要考虑呢？看一个真实的案例就知道了中子射线的真实案例由于天然的放射性元素衰变时极少释放中子，因此，一般人受到大剂量中子射线影响的唯一可能便是核武器和临界核事故了。在核爆炸的最初十几秒中,会释放出大量γ射线和中子射线。1999年，发生在日本JCO公司某燃料厂的临界事故，也释放出了大量γ射线和中子射线，造成2人死亡，留下了惨痛的教训。在日本JCO公司的这次事故中，共有三名操作员受到了致命剂量的辐射，其中A为16~20Gy，B为6~10Gy，C为1~4.5Gy，与之相对的是，人们平均一年所受到的所有辐射的剂量当量为1~10mSv。Gy（戈瑞）表示吸收剂量，1Gy等于1焦耳每千克。如果换算成衡量辐射的生物学效应的剂量当量，Sv（希沃特），还要乘以一个比例因子。对α粒子来说，这个因子是20，对中子来说，这个因子在5~20之间，对β和γ射线来说，这个因子是1。 JCO事故中，患者A的尿液所含的放射性元素的能谱，样品96ml，计数时间为20000秒由于中子射线活化了人体内的化学元素，它们还带上了一定程度的放射性。日本放射科学国家研究所的一篇论文写道，研究人员对受害者血液、尿液和呕吐物进行检测，得到三位受害者体内的钠-24的放射性衰变活度约为每秒1百万~9百万次衰变（8.7MBq，4.0MBq，1.2MBq）。自然界中钠-23的丰度为100%，因此受害者体内的钠-24一定是在核事故中产生的。我们根据文献中的“放射性药物单位给药量的有效剂量”做一个大概的估计，这些钠-24将给受害者造成额外的0.4~2.8mSv的照射，大约相当于做了一次CT检查。因此通常的放射性计量学文献也很少提到中子射线的活化反应。人体的化学元素组成按照重量排，依次是氧、碳、氢、氮、钙、磷、硫、钾、钠、氯、镁等等。除此之外，还有一些不超过人体重量0.4%的微量元素。这些化学元素中的大部分并没有天然放射性；即使其中一些元素俘获了一个中子，要么新产生原子核很稳定，没有天然放射性，要么它的半衰期非常长，对人体的影响可以忽略。要么衰变时不发出、或很少发出γ射线，不易探测。因此，JCO核事故中，从受害者样本中检测到的被中子活化的放射性元素主要有放出γ射线的钠-24、钾-42和溴-82。表一：人体的化学元素组成（按照重量排） 氧 碳 氢 氮 钙 磷 硫 钾 钠 氯 镁 61% 23% 10% 2.6% 1.4% 1.0% 0.20% 0.20% 0.14% 0.12% 0.027%中子射线与食品安全中子射线会不会对我们的食品安全造成影响呢？笔者查询了许多文献，搜索了各种关键词的组合，都没有找到相关话题的讨论。从理论上讲，食品当中的化学元素的确有可能被中子射线活化，从而带有额外的放射性。但讨论这个问题实在有点儿杞人忧天——自然界单位时间的中子通量密度约为60中子/平方厘米·小时，而JCO事故中，受害者遭受的中子通量密度约为5700亿中子/平方厘米，相当于自然情况下100万年的总和。因此，不需要估算吸收剂量，我们就能确定完全不需要考虑日常生活中中子射线的影响。况且，在核事故中，中子射线主要产生在堆芯附近；而食品安全主要讨论的是周围几十公里的区域。在这种时候（即使受到了核武器攻击），对食品安全影响最大的应该是放射性物质的沉降——如果随风飘散的放射性物质都没有影响到食品安全，那么直线运动的，经过防护罩重重阻隔所泄露出来的中子射线（造成的活化）就更加不需要考虑了。这是由于资料匮乏，笔者得出的个人想法。相比α、β、γ和X射线，中子射线的确是个不容小瞧的角色。不过在日常生活中，中子射线对人的负面影响微乎其微，完全不需要考虑。许多工业技术、科学研究和医疗手段都要依赖中子射线、或中子活化所产生的放射性同位素。它就像其它几位师兄一样，已经成为人类生活的重要组成部分。不知不觉之间，它就在改变你的生活。

美国宇航局雨燕伽马射线探测器扫描天龙星座时，发现其内部出现神秘能量源，大约距离地球40亿光年，科学家将其编号为Sw 1644+57。这股神秘的能量来自黑洞的中心，这个现象让科学家感到非常奇异，后来被证实：这个黑洞正在吞噬一颗恒星！而且整个过程被天文学家目击到了，这是一个相当罕见并且非常特殊的宇宙事件，概率小到每1亿年才有可能被观测到一次。相关的数据发表在6月16日的《科学》杂志上。

http://i0.sinaimg.cn/IT/2013/1224/U2727P2DT20131224100644.jpg彩虹引力认为引力对宇宙的影响在不同光线波长情况下存在差异http://i0.sinaimg.cn/IT/2013/1224/U2727P2DT20131224100703.jpg　　科学家指出彩虹引力理论突出了大爆炸理论存在的缺陷，后者认为宇宙诞生于大约138亿年前，当时一个密度无限大的点——被称之为“奇点”——发生爆炸　　新浪科技讯 北京时间据国外媒体12日报道，一些科学家认为如果让时间倒流，宇宙的密度将不断提高，接近无限大，但永远不会达到无限大，宇宙并没有大爆炸理论认为的奇点。这种想法是所谓的“彩虹引力”的一种可能结果。彩虹引力理论虽然并没有被物理学家广泛接受，但很多人认为它不失为一项很有趣的理论。　　彩虹引力理论的名字来自于这样一种观点，即引力对宇宙的影响在不同光线波长情况下存在差异，而彩虹正是由不同波长光线组成。10年前，科学家提出彩虹引力理论，试图调和广义相对论与量子力学理论之间的差异。　　科学家指出彩虹引力理论突出了大爆炸理论存在的缺陷，后者认为宇宙诞生于大约138亿年前，当时一个密度无限大的点——被称之为“奇点”——发生爆炸。根据爱因斯坦的广义相对论，巨型天体能够扭曲时空。这也就意味着，穿过这个时空的任何物体——包括光线在内——都要沿着一条弯曲的轨迹移动。　　1922年，亚历山大-弗里德曼得出大爆炸理论的方程式。弗里德曼从爱因斯坦的广义相对论方程式着手，最后发现了这些方程式的解法。广义相对论认为宇宙开始于一种高密度和高温状态。埃及泽维尔科技城理论物理学中心的埃德-阿瓦德表示：“根据彩虹引力理论，不同能量的粒子实际上会看到不同的时空，不同的引力场。”　　科学家在《宇宙学与天体物理学学报》上发表文章称，宇宙的两种可能的演化立基于对彩虹引力影响进行解读时存在的些许差异。一种结果是，如果你让时间倒流，宇宙的密度将不断提高，接近无限大，但永远不会达到无限大。另一种想定中，宇宙达到极高的密度，但这种密度是有限的，随后处于稳定状态。阿瓦德教授指出在这两种想定中，在宇宙中追踪物质和光线的轨迹并不会让我们回到无限小的原点，也就是大爆炸。科学家计划在未来几年时间里研究玛射线大爆发和其他宇宙事件，寻找彩虹引力影响的迹象。(孝文)

193O年，美国物理学家安德森在他年仅25岁时已获得哲学博十学位，但安德森选择的主要研究工作是探索宇宙射线。无空的大气层会吸收和削弱宇宙射线，为了从宇宙射线中找到新射线，安德森多次乘坐气球升入高空，进行观测实验。安德森坚信从中可以找到新的粒于，在一次研究宇宙微粒的运动状态时，安德森选用了威尔逊云室，并使云宝置入一个强磁场之中，通过公室，他拍了1000多张宇宙微粒运动的轨迹图片，然后，他又一张一张地仔细分析，就像间谍专家分析情报一样，唯恐漏掉一个细节。结果，他真的发现了宇宙透露的有价值的情报。他发现了一种与众不同的照片，一个好像是电子的微粒被磁场引向左边，但如果是电于的话，它应该向右偏。经过反复研究，安德森发现这正是狄拉克四年前所预言的“正电于”。1932年，美国的一份科普杂志用一个很不显眼的版面报道了安德森的发现。这篇具有划时代意义的文章最初受到了委屈，但它并没有被埋没，它不仅证明了狄拉克的光辉预言，使一个精美的量于理论昂起头来，而且打开了反物质世界的大问。因此，他于1936年荣获诺贝尔物理学奖。当安德森赴斯德哥尔摩领奖时，接待员对他很不客气地说：“先生，请回去告诉你的父亲，得奖的人从来没有打发儿子来代领奖金的，基金会宁愿由银行汇给他本人，也不愿讣他的儿于经手。”“先生，是谁告诉您说，得奖的是我父亲而不是我呢，显然，接待员不相信这样年轻的人会获得诺贝尔奖，当时这位获奖者只有31岁。

日本研究人员日前宣布，他们弄清了宇宙中最强的爆炸现象——伽马射线爆发的部分机制，即在伽马射线爆发时可能有强大磁场参与。日本研究人员日前宣布，他们弄清了宇宙中最强的爆炸现象——伽马射线爆发的部分机制，即在伽马射线爆发时可能有强大磁场参与。这一成果将有助于弄清伽马射线爆发的详细机制。伽马射线爆发被认为主要在离地球100亿光年以外的太空中发生。当质量相当于太阳30倍以上的巨大恒星寿命终结，发生超新星爆发并产生黑洞时，随着黑洞中心出现喷流现象，会有非常强大的伽马射线在数十秒内爆发性释放。伽马射线是一种强电磁波，具有极强的穿透本领，但因为无法穿透地球大气层，因此只能在太空中被探测到。日本金泽大学和山形大学等机构的研究人员利用去年5月发射的太空帆船“伊卡洛斯”号上的观测装置，在去年8月26日观测到了伽马射线爆发。研究小组分析观测数据，发现伽马射线波长振动的偏光现象。研究小组认为，偏光是伽马射线爆发时有强大磁场参与的证据。而且根据观测分析，可能有多个磁场存在。

[color=#DC143C]碳-14断代方法[/color]（一）断代原理　　自然界存在三种碳的同位素，它们的重量比例是12：13：14，分别用碳-12（C12）；碳-18（C18）；碳-14（C14）表示，它们的含量比例是98.9：1.1：10-10 。 前二者是稳定同位素，只有碳-14有放射性，亦称放射性。碳C14放射β粒子后蜕变为N14，半衰期为5730±40年,反应式为:C14→N14+β一。　　C14的半衰期只有五千多年而地球存在已有数十亿年,自然界却存在着保持一定水平的放射性碳元素,为使 C14的产生和衰变处于平衡状态,保持一定水平,必然存在着一种源泉。这个来源就在大气高空层,在那里,宇宙射钱中子和大气氮核作用生成C14。发现这一自然现象并用实验加以证实的是C14法创始人利比(W.F.Libby)。他从宇宙射线和人工核反应的研究中得到启发,认为自然界存在生成C14的条件,有可能检测出来.经过仔细考查计算,并在实验中解决了低能量低本底测量上的技术问题,测出了自然C14。由此建立了C14测定年代的方法。　　最初,外来的宇宙射线与大气作用产生宇宙射线中子。宇宙射线中子和大气中氮核起核反应产生碳-14:　　0n1+7N14→⒍C14+1H1　　这一反应都在高空完成,新生碳原子在大气环境中不能游离存在很久,一般都与氧结合生成C14O2分子，C14O2和原来存在于大气中的CO2化学性能是相同的,因此必然与原有CO2混合参加自然界碳的交换循环运动。　　植物通过光合作用将CO2结合成植物组织,动物依植物为生,这就使生物界都混入了C14.动物通过排泄,死亡,植物通过腐烂,沉积,进入表层土壤而使C14进入土壤,大气与广大海面接触, CO2又与海水中溶解的碳酸盐和CO2进行交换,因此海水、海生物及海底沉积物中都含有C14。所以，凡是和大气中的CO2进行过直接或间接交换的含碳物质都包含C14。　　这种产生C14的自然现象存在已久，同时C14按5730年半衰期衰变减少，这类碳中C14水平必然会到达平衡值。由于碳在自然界的交换循环相当快，处于与大气互相交换的各种物质在名地的C14水平基本上是一致的。

具体而言，全国各地的环境辐射水平数据，主要通过“全国辐射环境自动监测站空气吸收剂量率”这个指标来体现.自从环保部发布全国辐射环境自动监测站空气吸收剂量率之后，“空气吸收剂量率”这个陌生科技术语备受关注。很多人并不理解到底什么叫“空气吸收剂量率”。“空气吸收剂量率指单位时间内空气吸收辐射的强度，一般来说这个指标越高，表明辐射程度越强。”一位研究核辐射的科学家解释说，“但只要这个指标在区域的天然本底水平之内就是正常的，对人体不会造成危害。”所谓天然本底水平，指的是天然存在的放射性辐射量。他解释说，人们无时无刻不在接受着各种天然射线的照射，如宇宙射线，存在于土壤、岩古、水和大气中的铀-238、铀-235、钍-232、钾-40、镭-226等，这些天然射线的照射就是天然本底辐射。