宇宙超高能射線是什麼？對人類有什麼影響？

上期我們說到，超弦理論需要極大的能量，我們即便創造出大強粒子碰撞器，也與需要的能量相差甚遠。但宇宙中有超高能射線，比我們地球上的能量要高出許多，它是否可以用來驗證超弦理論呢？今天我們就來探尋一下超高能量宇宙射線的秘密。

我們先來講一下電子伏特，伏特我們知道，電池1.5V，就是1.5伏特，中國是220伏特的交流電，美國是110伏特。

伏特就像咱們人站在臺階上，從上面一階一階跳下來就會有勢能轉化成動能。如果一個電子發生了這樣的移動，就會經由使用伏特的勢能產生了伏特的動能，我們的計量這個能量轉換的單位是「電子伏特」，它是一個電子在電場中釋放的能量單位。引力場中的勢能是牽動物質的，而伏特就是在電力場中牽動電子的。

人類製造出來的大強粒子碰撞器，可以擁有近十萬億電子伏特的能量，即10的13次方電子伏特。人類為了造出這麼大能量的機器，足足用了50年多年的時間，花費了100多億美金，可謂是渾身解數，血拼了！

而宇宙中的高能射線，能量可以有多大？我們往下看。

宇宙高能射線的發現

1909年，人類剛知道有原子、離子等超小粒子的存在。有一位法國人就發明了一個小儀器，目的就是去偵測這類可能在空氣中到處亂飛的微小粒子。他發現，他的儀器靈敏度可以收聽到訊號。至於是何類小粒子產生這些訊號，他暫且還沒有概念。但不管如何，只要他的儀器吱吱響，就肯定有情況發生。

它發明了這個儀器後，就跑到了艾菲爾鐵塔上面。爬到上面之後，發現測量的數值變得很大，於是他就寫了一篇論文：在地面上測量與在艾菲爾鐵塔上測量的離子量差很多。

但當時的人們不懂這個，也沒有人理他，一直到1936年，科學家把1909年用的儀器放進一個氣球裡，不知道飛到多高，可能是幾千米，發現了在天空中這個儀器的訊號更強，也就是說它收穫了比之前更多的粒子。

於是科學家幾乎確定，空中存在很多的高能量粒子。

最終，近代科學家們測量出，該儀器收集到的粒子的能量，可達到了一萬億億電子伏特，即10的二十次方電子伏特。目前，我們人造的最強能量也僅有10萬億電子伏特（大強粒子碰撞器製造的希格斯玻色子）。所以現在量出的太空粒子，比地球上人類能製造出最強的粒子還要強上1000萬倍。

高能宇宙射線來自何方？

調研結果是非常驚人的：宇宙怎麼會有這麼強的射線？於是科學家們開始做實驗，嘗試深入了解宇宙射線。

人們思考，宇宙射線是不是電磁波？答案：不是。科學家們發現，宇宙射線中含有「正子」，還有「反質子」。這兩種粒子是宇宙射線最重要的成分，並且，根據我們目前的研究，宇宙射線中的正子可能有3000億電子伏特，而比宇宙射線中電子擁有的100億電子伏特，要高出30倍的能量。而反質子，有20億電子伏特，比其中質子能量高出6倍。

丁肇中先生也做了這類實驗，其中最有名的就是α磁譜儀實驗，目前還在太空站收集數據，前期論文報告很可能把正子和暗物質連繫上。

並且，正子、反質子有一個特點，就是無方向性。這說明了這類射線不是從太陽來的，也不是從任何一個天體過來的。所以我們可以初步判斷，宇宙射線可能和宇宙起源有關，因為宇宙從0時開始大爆炸時就沒有任何的方向性。

由此也可推論，這種極高能量的宇宙射線可能和宇宙大爆炸和暴脹有關。

目前，宇宙高能射線的來源有這麼幾種說法：

第一種是說來自銀河系裡面的超新星。因為這需要很大的能量，才會有如此強的射線，一定會和光子有密切的反應，通過光子的推進，達到這麼高的速度。超新星是經過重力坍塌、量子的反彈形成的，而經過這樣的動作，超高能的宇宙測線也可能出現。

不過超高能的宇宙射線，一般會伴隨γ射線，如果只發現超新星的軌跡，但沒有看到γ閃爆，就差了些意思！

第二種說法，就是超高能的宇宙射線來自銀河系外的神奇物質，我們並不清楚。

宇宙射線對我們有什麼影響？

首先我們要說對於人類的影響，大家可能知道很多計量單位，比如米、秒、分等等，但是有一個計量單位叫做希沃特（sievert），它是輻射的一種計量單位。

人的一生，最多能夠承受1希沃特的輻射劑量，由於希沃特的單位算是非常大了，我們一般都會說微希沃特或毫希沃特。

平時體檢時照的X光，每天生活中正常活動，都會消耗這個終身定額的劑量數字，還有，地球本身就有很多輻射，當然，宇宙射線也會造成人體承受總希沃特輻射值的增長。

我們之前講過的火星旅行，就會對一生能夠承受的希沃特總劑量造成大量的消耗。去火星的過程，因高能量宇宙射線肆虐，會承受250毫希沃特，來回就是500，已經消耗了人體一生所能承受劑量的一半。所以，一個人一生只能往返一次地球火星！

除此之外，宇宙射線還會改變地球大氣成分，這就和溫室效應相關。也會給環境一些輻射，每年大概是0.39至3毫希沃特。

再有，宇宙射線也會干擾我們的電子設備。我們電腦的開關是0或1，如果你在太空中，高能宇宙射線打過來，你本來開著的儀器可能就關閉了。更嚴重一些，甚至會直接搞壞你的電子儀器！

超高能的宇宙射線，我們想要捕捉、研究尚且很難，應用起來就更加困難了。至於宇宙射線能否拿來驗證超弦理論的某些預測，我們只能說，它的能量的確比大強粒子碰撞器高出很多，但對超弦理論的驗證來說，可能還是給不上足夠的力。