Anonim

Gamma stråler fra lyn fundet for at skabe antimatter i luften

Fysik

Michael Irving

23. november 2017

2 billeder

Japanske forskere har fundet ud af, at lyn skaber antimatter i atmosfæren (Kredit: alexeys / Depositobilleder)

Lyn er en af ​​Jordens mest energiske begivenheder, men der er meget mere til det end blot en blinkende gaffel og tordenbølle. Lynnedslag har været kendt for at generere gammastråler, og nu har et team af japanske forskere fundet ud af at disse udbrud kan skabe fotonukleære reaktioner i atmosfæren, hvilket resulterer i produktion og udslettelse af antimatter.

Bursts af gammastråler fra lyn blev først opdaget i 1992, takket være NASAs Compton Gamma-ray Observatory. Siden da er disse Terrestrial Gamma-Ray Flashes (TGF) blevet undersøgt intensivt, og den nye forskning ud af Kyoto University har fundet en uventet årsag til nogle af signalerne.

"Vi vidste allerede, at tordenskyer og lyn udsender gammastråler og antydede, at de ville reagere på en eller anden måde med kernerne af miljøelementer i atmosfæren, " siger teruaki enoto, førende forsker på projektet. "Om vinteren er Japans vestlige kystområde ideel til at observere kraftig lyn og tordenvejr. Så i 2015 begyndte vi at bygge en række små gammastråle detektorer og placere dem på forskellige steder langs kysten. "

Under tordenvejr den 6. februar i år fangede holdet nogle spændende data. Fire detektorer installeret i byen Kashiwazaki hentede en stor gammastråleaflæsning umiddelbart efter en nærliggende lynnedslag, og da forskerne analyserede den, fandt de tre forskellige udbrud, som hver varede længere end den før. Den første gamma ray burst, der varede mindre end en millisekund, var ret selvforklarende.

"Vi kunne fortælle at den første burst var fra lynnedslaget, " siger enoto. "Gennem vores analyse og beregninger besluttede vi til sidst oprindelsen af ​​den anden og tredje emission.

Begge de senere signaler blev forårsaget af fotonukleære reaktioner, når gammastrålerne slår neutroner ud af kernen af ​​nitrogenatomer i atmosfæren. Det har to virkninger: For det første bliver disse løse neutroner reabsorberet af andre partikler i luften, hvilket giver en gamma ray efterglød, der varer et par dusin millisekunder.

Den tredje emission varede i et helt minut, og årsagen var en lille vejrtrækning. De nitrogenatomer, der har mistet deres neutroner, bliver ustabile og nedbrydes og frigiver positroner i luften. Positoner er antimatteren ækvivalenter af elektroner, og når de to rører de udslett hinanden. Disse udslettelseshændelser producerer de udvidede gammastråleudbrud.

"Vi har denne ide om, at antimateriel er noget, der kun eksisterer i science fiction, " siger Enoto. "Hvem vidste, at det kunne passere lige over vores hoveder på en stormrig dag? "

Med 10 gamma ray detektorer spredt langs den japanske kyst håber forskerne at samle flere data om fænomenet.

Forskningen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature .

Kilde: Kyoto University via Science Daily

Et diagram over, hvordan lynet udløser fotonukleare reaktioner i atmosfæren for at fremstille de tre forskellige gammastrålesignaler, der er påvist af Kyoto Universitetsholdet (Kreditt: Kyoto University / Teruaki Enoto)

Japanske forskere har fundet ud af, at lyn skaber antimatter i atmosfæren (Kredit: alexeys / Depositobilleder)

Anbefalet Redaktørens Valg