范艾伦辐射环的地球周围空间分布的模拟图

发布时间：2011-8-9   来源：本站原创   点击数：

据国外媒体报道，意大利罗马大学的研究人员Piergiorgio Picozza所在研究小组发现，根据来自PAMELA卫星的数据显示，关于在地球附近存在一个反质子环的理论是正确的。这个环有由宇宙射线与地球大气顶部粒子的原子核发生碰撞而产生的。相关的研究成果已经发表在arXiv论文库中（原属美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室）。

在此之前，物理学家认为，产生于太阳的宇宙射线流不断地撞击地球的大气层，这些宇宙射线流主要由质子、电子和氦原子核组成。而太阳所产生的宇宙射线算是较大的一部分，另外还有部分来自宇宙其他的射线源。当这些粒子与大气层顶部的粒子核相撞时，就会产生更小的粒子。

这些更小的粒子被认为是反质子，而大多数粒子在碰撞的过程中会全军覆没，而那些不与普通物质发生碰撞的粒子就会留在大气中，逐渐累积形成带状结构。这个环绕地球的环带状结构被称为：范艾伦辐射带，主要是指在环绕地球的宇宙空间存在着高能辐射带。这个高能辐射的带状分布不仅是一圈环结构，还分为内外两个部分，在内辐射环上，高能质子居多，在外辐射环上，高能电子居多。而目前意大利的研究人员通过最新的观测证明了这个高能辐射带的存在，也就是说，美国物理学家詹姆斯·范·艾伦的理论被直接观测数据证明是正确的。

而之所有会出现两个环状高能辐射带，科学家认为这是由于地球的磁场造成的两个内外环辐射环就像地球的两只无形的大耳朵，较轻的粒子可以处于外辐射环上，而更大更重一些粒子处于内辐射环上，意大利研究人员发现的反质子就存在内辐射环上，这是因为质子在地球重力的作用下处于更低的轨道位置。

为了检验这个高能辐射环理论，研究人员转向使用用于反物质探测的方法，并得到俄罗斯轻原子天体物理卫星的支持，该卫星上装载有一个宇宙射线探测器的接受板，并定期经过范艾伦辐射环非常密集的区域进行监测。探测器经过的区域，被科学家称为“南大西洋异常”区域，在这个区域内，范艾伦辐射环穿过地球的高层大气。而这个区域同样也给天文学家造成了不小的麻烦，由于哈勃望远镜轨道高度只有580公里左右，正好穿过这个区域，所以每次穿过的时候，就要停止观测，否则将损坏敏感元件。从这一点可以看出，在看似黑暗、空无一物的宇宙空间，其实也蕴藏着极大的危险。

从2006年7月到2008年12月期间，超过850天的连续监测，轻原子天体物理卫星传感器数据显示监测到28个反质子，根据研究小组的人员介绍：“这个数量是非常大的，比我们对太阳风进行随机抽样检测中要高出3倍，这说明在靠近地球的内高能辐射环上，聚集了较为丰富的反质子。

这项研究的意义除了证明范艾伦辐射环理论正确性以外，也打开了其他空间研究的大门，比如，我们可以使用反质子作为火箭的燃料，进行长距离的宇宙航行。目前的火箭发动机主要使用液态燃料，例如液氢液氧等，用这种化学反应产生动力的发动机绝对不合适进行长距离的宇宙航行，而使用反质子发动机产生的能量不仅远远大于化学反应类型的发动机，而且也所需的量也很少。

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