【新冠病毒|宇宙射线的通量与新冠病毒有关联吗？】撰文 | 邢志忠
地处于印度最大城市加尔各答的玻色研究所是以杰出的物理学家玻色的名字命名的研究机构 ， 成立于1917年 ， 是亚洲地区出现的第一个现代意义上的多学科研究中心 。 最近该研究所的A. Sen等五位实验物理学家联名撰写了一篇题为“宇宙射线通量与加尔各答地区因新冠病毒导致的隔离----两者有关联吗？”（Cosmic ray flux and lockdown due to COVID-19 in Kolkata----any correlation?）的学术论文 ， 投放到高能物理学实验方面的预印本库中 ， 编号为arXiv:2010.06648 。 这篇文章是迄今为止国际高能物理数据库INSPIRE-HEP记录下来的题目中含有“新冠病毒”（coronavirus或covid-19）字样的第九篇论文 ， 也是与高能所的研究课题最接近的一篇文论 ， 似乎值得关注 。
作者在论文的摘要中指出：他们利用玻色研究所的塑料闪烁体探测器以及符合技术（coincidence technique）测量了加尔各答地区的宇宙射线中缪子的通量 。 由于新冠疫情的爆发 ， 印度多地实施了封城隔离措施 ， 玻色研究所的相关实验室也在2020年三月底至五月底期间被关闭 。 解封之后 ， 作者开始采集宇宙射线的观测数据 。 他们注意到 ， 由于封城期间当地政府对交通实行了严格的限制 ， 同时停止了周边绝大多数工业设施的运作 ， 这导致了该地区空气污染物浓度的变化 ， 从而对大气条件产生了显著影响 。 于是该团队对比了封城前后所观测到的宇宙射线通量 ， 研究了后者对空气污染物的可能关联 。 换句话说 ， 在他们的论文题目中 ， “新冠病毒”其实代表的是由于封城所导致的当地空气污染物浓度的变化 。 毫无疑问 ， 这是典型的“标题党”的作派 。
不过从科学的角度看 ， A. Sen等五位科学家的研究成果还是挺有意思的 。 通过对比封城前与封城后的大气污染观测数据 ， 他们发现封城期间五种主要的空气污染物的浓度都有明显的变化：PM2.5下降了23% ， PM10下降了34% ， 二氧化氮下降了60% ， 一氧化碳下降了29% ， 而臭氧的浓度则上升了17% 。 后则不降反升 ， 恰好是大气透明度增强的结果 。 大气污染程度的改善 ， 对宇宙射线的观测无疑是有益的 。
该实验团队采用了塑料闪烁体探测器 ， 辅以符合技术对事例进行分辨和遴选 ， 来观测宇宙射线中的缪子 。 缪子是电子的姐妹 ， 体重大约为电子体重的200倍 ， 其他量子数相同 。 经过一番分析 ， 作者得到了如下图所示的平均缪子通量在加尔各答地区解封前后的数据 ， 其中红色的数据点代表大气的温度T与压强p之比 ， 而黑色的数据点代表缪子的通量（muon flux）----即每分钟通过每平方厘米截面的缪子数量 。

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经过更为详细的数据分析 ， 作者得出了如下两点结论 。 首先 ， 他们发现封城前后的宇宙射线通量几乎没有发生变化 。 其次 ， 他们指出缪子的通量与大气的温度与压强之比存在一个正关联效应 。 作者强调 ， 诸如此类的封城措施对于加尔各答这样的大城市而言 ， 会显著影响到大气中污染物的浓度 。 他们发现污染物浓度的降低似乎与归一化了的缪子通量的增大存在明显的关联 ， 而这一点也许可以作为空气污染程度降低的指标来考虑 。
最后作者承认 ， 他们的探测器规模和覆盖面积过小 ， 使得相关测量结果的统计误差很大 。 他们希望其他的大型实验室能够开展类似的观测研究 ， 以确定宇宙射线的通量与大气污染的程度存在何种关联性 。 倘若真的存在令人信服的关联性 ， 那将是很有趣的一件事 。
注：本文封面图来源于网络

来源：(中科院高能所)

【】网址：/a/2020/1021/kd581266.html

标题：新冠病毒|宇宙射线的通量与新冠病毒有关联吗？