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一個小小的宇宙粒子,卻可能對地球產生重大影響

一個小小的宇宙粒子,卻可能對地球產生重大影響

據國外媒體報道,科學家指出,小小的宇宙粒子可對地球造成重大影響,如干擾選舉投票、導致飛機墜毀、使電腦莫名重啟等。宇宙粒子擊中地球上的電子設備之後,還可導致電子元件燒毀,致使設備失靈。

圖註:在這張延時拍攝的照片中,星星看起來好像在美國猶他州(Utah) Telescope Array( TA)的Middle Drum設施上空旋轉。TA是一個投資2500萬美元建起的宇宙射線觀測台,來自猶他州大學、東京大學及其它地方的物理學家報告稱,該天文台在北方天空中發現了一個熱點,發出了不相稱數量的超高能宇宙射線,這是宇宙中能量最高的粒子。

宇宙粒子來自太陽系之外的宇宙射線。它們進入地球大氣層之後,會生成各種各樣的粒子,如質子、電子、X射線和可穿透飛機外殼的伽馬射線等。這些粒子無時無刻不在攻擊地球,有可能干擾電子設備的信息傳遞過程。此類設備失靈現象被稱作「單粒子翻轉事件」(Single Event Upset,簡稱SEU)。

這些變化足以導致電腦死機和重啟,干擾計算機操作的選舉計票結果。宇宙粒子還可能引發其它問題,如導致飛機突然取消自動駕駛模式等。在近日于波士頓舉行的美國科學促進會年會上,美國范德比特大學電子與計算機工程教授巴拉特·布哈瓦(Bharat Bhuva)針對這一問題做了一次演講。

他指出:「這個問題非常嚴重,但公眾很少注意到它。半導體製造商對此十分關切,因為隨著計算機晶元中的晶體管體積不斷縮小,計算系統的能力不斷增強,這一問題也變得越發嚴重。此外,微電子電路無處不在,我們的社會對它們的依賴度也越來越高。」

布哈瓦教授指出,單粒子翻轉事件的成因有很多,我們只有在排除了全部可能原因之後,才能說它是由宇宙粒子引起的。這些單粒子翻轉事件不僅關係到人們的生命安全,還會影響選舉之類的社會經濟學活動。

如2013年,在比利時斯哈爾貝克鎮(Schaerbeek)上,單粒子翻轉事件導致一名地方候選人多獲了4096張選票。由於該候選人不可能獲得這麼多選票,人們才意識到選舉過程出現了問題,並展開調查。

此外,單粒子翻轉事件還曾導致一架從新加坡飛往澳大利亞珀斯的飛機取消了自動駕駛模式,致使飛機自由落體23秒,約三分之一的乘客因此受傷。計算機功能越強大,就越容易受單粒子翻轉事件影響。飛機也時常遭遇這一困擾,因為在35000英尺(約合1萬米)的高空中,輻射水平比地面上更強。

但我們很難避免這一問題,至少三米厚的牆才能擋住這些粒子。因此布哈瓦教授建議,我們應當將計算機處理器做成一式三份,作為安全備份。NASA的太空計算機採用的便是這一系統。「兩套電路同時受單粒子翻轉事件干擾的概率極低,可忽略不計。」布哈瓦教授指出,「因此若兩套電路產生的結果相同,結果就應當是正確的。」

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