宇宙射線或可助解龍捲風形成之謎

超級單體雷暴以其破壞力驚人的龍捲風聞名，但龍捲風究竟如何形成，目前仍鮮為人知。一項新研究指出，科學家在宇宙的小小幫助下，或能找到線索。

研究人員在一篇已被《物理評論D》接受的論文中報告稱，渺子，這種類似電子的重版的次原子粒子，或能揭示雷暴及由此產生的龍捲風內部的大氣壓力。這些粒子由宇宙射線產生，宇宙射線是來自太空的各種高能粒子，包括質子。當宇宙射線衝入大氣層時，就會產生渺子，它們如雨般降落在地球上，包括穿過龍捲風。

對超級單體雷暴的電腦模擬顯示，暴風雨中的低壓區域有助於龍捲風的形成。但可想而知，科學家很難在這些具有破壞性的暴風雨中進行測量。而渺子可以從遠處探測壓力，解決了這個問題。

俄亥俄州立大學的物理學家威廉·盧斯扎克表示：「你實際上可以使用這項技術進行遙測壓力。所以不必在龍捲風內部放置壓力感測器，你可以在五公里外測量壓力。」

渺子對它們穿過的空氣密度很敏感。氣壓越低，對應的空氣密度也越低，意味著有更多的渺子能夠一直到達地面。地面上的探測器可以識別出這種渺子的過量情況。

基於對龍捲風和宇宙射線的電腦模擬，研究人員建議使用一個覆蓋面積達1000平方米的大型探測器。這聽起來可能面積很大，但宇宙射線物理學家早已習慣建造巨大的探測器。印度烏塔卡蒙德的GRAPES - 3實驗，其探測渺子的面積達25000平方米，此前就曾利用這些粒子揭示雷暴中的巨大電壓。

這種大規模的方法意味著要等待，並期待暴風雨足夠靠近以便觀測。或者，也可以使用一個面積約100平方米的小型行動式探測器，將其運送到預測有惡劣天氣的地點。

此前，渺子已被用於研究氣旋。但東京大學的物理學家田中浩之表示：「超級單體雷暴比氣旋小得多…… 因此，我們需要大得多的探測面積。」他質疑所需的探測器是否真的能做到便攜，以及在現實環境中測量是否會成功。

或許他不用等太久。盧斯扎克和同事們計劃在今年夏天對這個概念進行首次測試。