Anonim

Stråler af antimatter spottet sprøjtning mod jorden i orkaner

Fysik

Michael Irving

23. maj 2018

4 billeder

Forskere har opdaget stråler af antimater, der blæstes til jorden i øjnene af en orkan (Credit: razlomov / Depositphotos)

Selv om orkanen Patricia var en af ​​de mest magtfulde storme, der nogensinde blev registreret, stoppede den ikke den nationale oceaniske og atmosfæriske administration (NOAA) fra at flyve et videnskabeligt fly gennem det. Nu har forskerne rapporteret deres resultater, herunder påvisning af en antimatterbjælke, der blæstes til jorden, ledsaget af blinker af røntgenstråler og gammastråler.

Forskere opdagede terrestriske gamma-ray blinker (TGF'er) i 1994, da kredsløbsinstrumenter designet til at detektere dyb rums gamma ray bursts bemærkede signaler kommer fra Jorden. Disse blev senere forbundet med storme, og efter tusindvis af efterfølgende observationer er blevet set som normale dele af lynnedslag.

Mekanismerne bag disse emissioner er stadig indhyllet i mysterium, men den grundlæggende historie går, for det første forårsager de kraftige elektriske felter i tordenvejr elektroner at accelerere til næsten lysets hastighed. Da disse højenergikroner spredes af andre atomer i luften, accelererer de andre elektroner, der hurtigt skaber en lavine af de såkaldte "relativistiske" elektroner.

Alle disse kollisioner afgiver også gamma stråler, og når der er nok af dem på én gang, kan de bygge for at skabe en ekstremt lys TGF. Men der er en anden bivirkning: skabelsen af ​​antimatter. Når gammastrålerne kolliderer med atomkernerne i luften, opretter de en elektron og dens antimatter-ækvivalent, positronen, og sender dem screeching i modsatte retninger.

Antimatters underskrifter er blevet set i storme i fortiden, men et særligt fænomen kendt som en omvendt positronstråle, hvor antimatterpartikler sendes nedad, havde kun været forudsagt af modeller af TGF'er.

I hvert fald indtil NOAA's Hurricane Hunter-fly betalte Patricia et besøg i 2015. Ombord var et instrument benævnt Airborne Detector for Energetic Lightning Emissions (ADELE), som er designet til at måle røntgenstråler og gamma stråler skabt under TGF'er . Sikkert nok så teamet op på signalerne for en omvendt positronstråle, da flyet fløj gennem øjenvågen, stormens mest intense område.

"Dette er den første bekræftelse af den teoretiske forudsigelse, og det viser, at TGF'er gennemsyrer atmosfæren fra top til bund med høj energi stråling, " siger David Smith, en forfatter af undersøgelsen. "Denne begivenhed kunne være blevet detekteret fra rummet, ligesom næsten alle de andre rapporterede TGF'er, som en opadgående stråle forårsaget af en lavine af elektroner. Vi så det nedenunder på grund af en antimatterstråle (positrons), der blev sendt i modsat retning. "

I fremtiden siger forskerne, at instrumenter ikke behøver at blive fløjet ind i stormen for at gøre disse detekteringer.

"Vi opdagede det i en højde af 2, 5 km, og jeg anslog vores detektorer kunne have set det ned til 1, 5 km (0, 9 mi), " siger smith. "Det er højden af ​​Denver, så der er mange steder hvor du kunne teoretisk se dem, hvis du havde et instrument på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt i en tordenvejr. "

Forskningen blev offentliggjort i Journal of Geophysical Research: Atmospheres .

Kilde: University of California, Santa Cruz

Det Airborne Detector for Energetic Lightning Emissions (ADELE) mærket II er designet til at detektere gammastråle- og røntgenemissioner under tordenvejr (Kredit: Greg Bowers)

Et NASA-satellitbillede af orkanen Patricia, lige før den lavede land i Mexico i 2015 (Kredit: NASA image af Jeff Schmaltz, LANCE / EOSDIS Rapid Response)

NOAA's Hurricane Hunter WP-3D Orion, der bar ADELE mark II-instrumentet i orkanen Patricias øje (Kredit: Greg Bowers)

Forskere har opdaget stråler af antimater, der blæstes til jorden i øjnene af en orkan (Credit: razlomov / Depositphotos)

Anbefalet Redaktørens Valg