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“三分钟通俗易懂说论文”大赛“最佳科普奖”聚焦宇宙线的探测

已有 654 次阅读 2025-12-3 17:29 |系统分类:科普集锦

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法国驻上海总领事王度致辞

由法国驻华大使馆与上海交通大学联合举办,法国著名高校巴黎西岱大学参与合作的“三分钟通俗易懂说论文”总决赛11月26日在上海交通大学落幕。由6名专家组成的评委会从11位决赛选手中最终评选出了本届大赛最佳口才奖、最佳科普奖和中法纽带奖得主各1名。除现场300位观众外,还有上万名在线观众通过直播参与了与本次大赛的互动,并投票选出"最受公众欢迎奖"得主。上海交通大学副校长张兆国、巴黎西岱大学副校长Antoine KOUCHNER和法国驻上海总领事王度出席总决赛。

王度在致辞中强调了教育、科学和研究在中法两国合作关系中的关键作用。他表示,国际社会所面临的重大挑战的根源从未像今天这样复杂,在这样的背景下,人们比以往任何时候都更需要科学方法、理性思维、人文精神、严谨研究和公益情怀,更需要高质量的科学合作。“三分钟通俗易懂说论文”比赛承载着中法双方的共同愿景,为应对全球社会面临的挑战贡献力量。

来自北京大学物理学院的天文系博士生田喜水获本届比赛“最佳科普奖”。他的论文研究的是宇宙线的探测。他向大家介绍,宇宙线粒子就是从宇宙来的原子核,大家可以把一个宇宙线粒子想象成非常小的带电小球。虽然它很小,但它的能量非常高,运动的速度很快,非常接近光速。科学家目前探测到的最高能宇宙线以科学家最初发现它时的惊讶感被称为“oh my god”粒子,仅这样一个非常小的粒子,其能量就相当于一颗以150公里每小时的速度运动的网球。但人们的肉眼是看不到宇宙线的,所以探测宇宙线需要专门的探测器。这种探测器其实大家并不陌生,就是收音机的天线。一个宇宙线粒子好比带电小球,因而就像大家平时玩台球时用白球开球一样,当宇宙线从太空中进入大气层时,宇宙线粒子会撞击大气中的原子,产生更多的带电粒子。地球的磁场会使这些带电粒子发生偏转,在天空中形成电流,产生一个到达地面的电磁脉冲。天文学家其实就是用一个大号收音机探测宇宙线,只不过这个收音机的天线更长,近1米;面积也更大,大约300平方公里。田喜水和他的合作者正在法国Nançay和中国敦煌架设这种天线。

但事情并不止这么简单。因为现实世界总是嘈杂的,也不止有宇宙线可以产生电磁波。手机、收音机的FM、汽车甚至闪电都是可能的背景噪声,会污染探测宇宙线。田喜水的工作就是大海捞针般从繁杂的背景中挑选出真正的宇宙线。正如人的体态有高、矮、胖、瘦,宇宙线和背景噪声也不尽相同。比如,宇宙线的速度很快,它们的脉冲时间非常短,脉冲很快地上升、很快地下降,而很多噪声的脉冲却很慢,脉冲过后有一个长长的尾巴。因此,利用脉冲的时间长短,田喜水可以排除一些噪声污染。此外,由于宇宙线都是从宇宙中来的,而汽车都是在地上运动的,所以利用辐射源的位置,科学家可以排除地面上大部分噪声的干扰。就这样,经过“大海捞针”式的搜寻,田喜水利用大面积的天线阵列成功捕捉到了千年一遇的宇宙线。他表示,自己期待未来揭开宇宙中最高能粒子的更多秘密,更好地理解这个高能的宇宙。

另一位选手、中国科学技术大学和法国里尔大学联合培养的博士张翠红目前在北京大学从事博士后研究,研究方向为大气环境科学。她向记者解释,大家都知道的是工厂、汽车会直接排放污染物,但可能不了解这些还只是“小污”。它们进入大气后,会经过复杂的化学反应,生成毒性更强、危害更大的“大污”,比如PM2.5和臭氧。PM2.5是一种非常小的颗粒,可随着吸气过程,直接钻入肺的最深处,危害肺健康;而臭氧则是一个隐形氧化狂。切开的苹果一会就变黄、变黑,这个过程就是氧化,而臭氧被吸入人体后能氧化身体的五脏六腑,进而引发病变。“小污”变“大污”的关键就是小污在大气中会转化为一种极不稳定、异常活泼的物质——过氧自由基。张翠红博士期间的研究工作就是围绕过氧自由基开展的。通过应用中科大的高灵敏质谱和法国里尔的光谱技术,实现对过氧自由基的反应速率常数和反应产物信息的测量,进而揭示其对PM2.5和臭氧形成的贡献。



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