Lumina a fost întotdeauna o sursă de uimire și mister pentru noi muritorii slabi. În vremuri străvechi, oamenii o asociau cu zei ca Zeus și Thor, părinții panteonilor greci și nori. Odată cu nașterea științei moderne și a meteorologiei, iluminatul nu mai este considerat provincia divinului. Totuși, acest lucru nu înseamnă că simțul misterului pe care îl poartă a scăzut un pic.
De exemplu, oamenii de știință au descoperit că fulgerul are loc în atmosfera altor planete, cum ar fi gigantul de gaz Jupiter (adecvat!) Și lumea infernală a lui Venus. Și conform unui studiu recent realizat de Universitatea Kyoto, razele gamma cauzate de iluminare interacționează cu moleculele de aer, producând în mod regulat radioizotopi și chiar pozitroni - versiunea antimaterie a electronilor.
Studiul, intitulat "Reacții fotonucleare declanșate de descărcarea fulgerului", a apărut recent în revista științifică Natură. Studiul a fost condus de Teruaki Enoto, un cercetător de la Centrul Hakubi pentru Cercetări Avansate de la Universitatea Kyoto și a inclus membri de la Universitatea Tokyo, Universitatea Hokkaido, Universitatea Nagoya, RIKEN Nishina Center, echipa MAXI și Energia Atomică din Japonia. Agenţie.
De ceva timp, fizicienii au fost conștienți de faptul că mici explozii de raze gamma de mare energie pot fi produse de furtunile fulgerului - ceea ce sunt cunoscute sub numele de „flash-ray-uri terestre”. Se crede că sunt rezultatul câmpurilor electrice statice care accelerează electronii, care sunt apoi încetinite de atmosferă. Acest fenomen a fost descoperit pentru prima dată de observatoarele spațiale și au fost observate raze de până la 100.000 de electroni volți (100 MeV).
Având în vedere nivelul de energie implicat, echipa de cercetare japoneză a căutat să examineze modul în care aceste explozii de raze gamma interacționează cu moleculele de aer. După cum a explicat Teruaki Enoto de la Universitatea Kyoto, care conduce proiectul, într-un comunicat de presă al Universității Kyoto:
„Știam deja că fulgerul și fulgerul emit raze gamma și am estimat că vor reacționa într-un fel cu nucleele elementelor de mediu din atmosferă. În timpul iernii, zona de vest a Japoniei este ideală pentru observarea fulgerelor puternice și a furtunilor. Așadar, în 2015 am început să construim o serie de detectoare mici de raze gamma și le-am plasat în diferite locații de-a lungul coastei. ”
Din păcate, echipa s-a confruntat cu probleme de finanțare pe parcurs. După cum a explicat Enoto, au decis să se adreseze publicului larg și au stabilit o campanie de crowdfunding pentru finanțarea activității lor. „Am creat o campanie de crowdfunding prin intermediul site-ului„ academist ”, a spus el,„ în care am explicat metoda noastră științifică și vizează proiectul. Datorită sprijinului tuturor, am reușit să facem mult mai mult decât obiectivul nostru inițial de finanțare. ”
Datorită succesului campaniei lor, echipa a construit și instalat detectoare de particule pe coasta de nord-vest a Honshu. În februarie 2017, au instalat încă patru detectoare în orașul Kashiwazaki, care se află la câteva sute de metri de orașul vecin Niigata. Imediat după instalarea detectoarelor, a avut loc un atac de trăsnet în Niigata, iar echipa a putut să-l studieze.
Ceea ce au găsit a fost ceva complet nou și neașteptat. După analizarea datelor, echipa a detectat trei explozii distincte de raze gamma, cu durată variabilă. Prima a fost mai mică de o milisecundă lungă, a doua a fost raze gamma după ce a durat mai multe milisecunde să se descompună, iar ultima a fost o emisie prelungită care a durat aproximativ un minut. După cum a explicat Enoto:
„Am putea spune că prima explozie a fost de la fulger. Prin analiza și calculele noastre, am stabilit în cele din urmă și originile celei de-a doua și a treia emisii. "
Aceștia au stabilit că al doilea efect secundar a fost cauzat de trăsnetul care a reacționat cu azot în atmosferă. În esență, razele gamma sunt capabile să determine moleculele de azot să piardă un neutron și a fost reabsorbția acestor neutroni de alte particule atmosferice care a produs ulterior raza gamma. Emisia finală prelungită a fost rezultatul descompunerii atomilor instabili de azot.
Aici au devenit lucruri interesante. Pe măsură ce azotul instabil s-a descompus, acesta a eliberat pozitroni care apoi s-au ciocnit cu electroni, provocând anihilări antimaterie materie care au eliberat mai multe raze gamma. După cum a explicat Enoto, acest lucru a demonstrat, pentru prima dată, că antimateria este ceva care poate apărea în natură datorită mecanismelor comune.
„Avem această idee că antimateria este ceva care există doar în science fiction”, a spus el. „Cine știa că poate trece peste capul nostru într-o zi furtunoasă? Și știm toate acestea datorită susținătorilor noștri care ni s-au alăturat prin „academisti”. Suntem cu adevărat recunoscători tuturor. ”
Dacă aceste rezultate sunt într-adevăr corecte, decât antimateria nu este substanța extrem de rară pe care tindem să credem că este. În plus, studiul ar putea prezenta noi oportunități de fizică cu energie mare și de cercetare antimaterie. Toate aceste cercetări ar putea duce, de asemenea, la dezvoltarea de tehnici noi sau rafinate pentru crearea acesteia.
Privind în viitor, Enoto și echipa sa speră să efectueze mai multe cercetări folosind cei zece detectori pe care încă îi funcționează pe coasta Japoniei. De asemenea, speră să continue implicarea publicului în cercetarea lor, un proces care depășește cu mult crowdfundingul și include eforturile oamenilor de știință cetățeni de a ajuta la procesarea și interpretarea datelor.
