用肉眼，你无法看到太空中的天气，也无法感受到照射到地球的宇宙射线，但它们会影响我们的气候、计算机连接、通信甚至健康等关键系统。

宇宙射线 太空天气和有关宇宙的更大问题

摄政王物理和天文学教授XiaochunHe正在通过使用他在基础核物理研究项目中开发的技术来测量这些宇宙射线来解决一些重大问题。他和他的团队正在测量这些射线如何影响地球的气候，它们如何在宇宙的起源中发挥作用，以及当癌症起源于体内时它们如何发挥作用。

在这里，何博士分享了这项工作的灵感来源以及研究宇宙射线如何对地球产生影响。

什么是太空天气?为什么我们需要监测它?

太空天气是描述太阳活动的通用术语，包括太阳的日冕物质抛射和地磁风暴等。例如，严重的太阳风暴可能会导致我们的通信系统严重中断，可能损坏卫星，并影响长途电网。

宇宙射线与太空天气有何不同?

大多数高能宇宙射线粒子(主要是质子)都起源于银河系。其中一些进入太阳系并轰击地球大气层。这些宇宙射线粒子与海拔15公里左右的地球大气层中的分子碰撞，产生二次粒子(称为宇宙射线簇射)。

到达地球表面的最次级粒子是μ子粒子，我们的探测器可以探测到它们。太空天气确实会影响进入地球大气层的宇宙射线粒子的数量，这就是为什么我们可以使用探测器的数据来研究太空天气的变化。

您的团队开发了宇宙射线探测器来收集关键测量数据，包括空间和地球天气监测。这项工作的目标是什么?

宇宙射线介子探测器是我和佐治亚州立大学核物理小组的学生开发的。

截至今天，我们已在美国境外的斯里兰卡安装了两台探测器，一台在新加坡，一台在哥伦比亚。我们还在加利福尼亚州威尔逊山的CHARA阵列和新墨西哥州的阿帕奇角天文台安装了探测器。

目前的计划是在今年夏天结束前在非洲再安装两台探测器，在塞尔维亚安装一台探测器。我的长期目标是在我从佐治亚州立大学退休之前，希望在世界每个国家安装至少一个探测器。

是什么让这些探测器独特且重要?

我们的探测器的主要特点包括便携性、低成本、易于安装和数据收集。鉴于探测器的成本比iPhone的成本便宜，因此实际上可以将这些探测器部署到全球许多地方。

这些探测器如何帮助收集有关气候变化的数据?

气候变暖导致大气层向更高海拔扩张，并导致全球范围内的极端天气事件。这些变化会影响我们的探测器记录的宇宙射线粒子的数量。

通过分析数据，我们希望开发一个强大的模型来监测地球上的极端天气模式和气候变化。实现这一目标需要数年时间。目前，我们的学生正在积极开发机器学习工具来分析现有数据。随着更多探测器上线，进展将会不断发展。

您的部分工作包括为NASA微型卫星任务设计探测器的项目。告诉我们更多关于这项工作的信息。

太空和地球的天气都会影响我们的探测器记录的粒子计数。在许多情况下，分离这些影响是一个挑战。其中一个想法是在近地轨道放置一个较小的探测器来标记太空天气事件。

去年，我和AshwinAshok博士参观了NASA艾姆斯研究中心，并按照NASA的CubeSat规格开发了一个原型。据NASA的朋友透露，我们希望原型机能够在2025年发射到太空。

除了宇宙射线对大气的影响之外，您认为它们甚至可能对人类健康发挥作用。您能分享一些您感兴趣的工作吗?

宇宙射线早在地球上出现生命之前就已经存在，它是人类经历的自然背景辐射的一部分。我认为电离辐射可能与某些癌症的形成有关，我希望看到这一领域的更多研究。由于宇宙射线是电离辐射，可以导致基因突变和双链DNA断裂，因此了解宇宙射线在地球生命进化中的作用非常重要，这对于太空旅行也很重要。

此外，由于宇宙射线阵雨通常发生在商业航班飞行高度以上几公里处，因此机组人员会受到更多的辐射剂量。多年来，我在旅行时随身携带盖革计数器，记录到宇宙射线辐射水平比地面水平高出20至40倍。

长期以来，我一直对了解辐射水平增加对健康的影响感兴趣。在过去的两年里，我能够使用我们自己的探测器更好地测量宇宙射线辐射的增加，并具有显着的统计准确性。

您还认为这些探测器可以帮助激发初中生和高中生更多地了解STEM研究。您能分享更多相关信息吗?

除了我的研究之外，教授课程以及与才华横溢的研究生团队合作是我工作中最有价值的一些方面。随着我们的跨学科教师组成CosmicRISE团队，我们看到了使用新开发的探测器进行STEM培训的绝佳机会。

探测器成本可控，设备便携且易于操作。同时，这些探测器可以鼓励学生跨越文化差异和语言障碍，特别是发展中国家的学生进行STEM教育。

除了宇宙射线探测工作外，您还可以在布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机上进行研​​究。这一切是如何联系起来的?

作为一名高能核物理学家，我的主要研究项目是利用布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机以接近光速的速度碰撞金核，该项目自1998年以来一直得到美国能源部的支持。我很感激能够在佐治亚州立大学组建一支世界级的核物理学家团队，其中包括MuradSarsour、MeganConnors和Yang-TingChien博士。

这个想法是，由碰撞原子核产生的物质状态非常热和致密，与大爆炸后几微秒的物质状态非常相似。通过这些实验，我们将获得更多有关早期宇宙演化的知识，进而使我们能够更好地了解宇宙冷却并继续膨胀时恒星和星系的形成。在某些时候，在宇宙射线辐射的存在下，生命诞生了。

多年来，我能够利用这个项目的技术，开发出宇宙射线探测器，用于实际应用，解决世界上最紧迫的问题——气候变暖。