Мълниите могат да предизвикват появата на антиматерия и ядрени реакции

Мълниите са достатъчно мощни, за да предизвикат ядрени реакции в атмосферата, установи ново проучване, цитирано от phys.org.

Японски изследователи съобщават, че мощният електрически разряд произвежда гама лъчи - най-мощните в електромагнитния спектър - които реагират с въздуха. Реакцията произвежда радиоизотопи и дори позитрони, антиматериалният аналог на електроните.

Изследването е публикувано в Nature.

И досега бе известно, че мълниите излъчват гама-лъчи, но за първи път някой доказва, че те предизвикват ядрени реакции в атмосферата. Резултатите са докладвани от екип от Университета в Киото, воден от Теруаки Еното (Teruaki Enoto).

През 2015 г. Еното и колегите му разположиха детектори на гама-лъчи по целия западен бряг на Япония, където често има мълнии и гръмотевични бури. 

В началото на 2017 г., учените инсталират четири детектора в района на град Кашивазаки, когато една светкавица удря земята, само на няколко стотин метра от тях. При анализа на данните изследователите откриват, че са записани три изблици на гама-лъчи. Първият продължава само една хилядна от секундата, а второто последващо сияние трае няколко милисекунди, а третата емисия продължава една минута.

^{Екипът от Университета в Киото разкри загадката на каскадите емисии гама-лъчи, причинени от мълния. Източник: Kyoto University/Teruaki Enoto}

Вторичното излъчване се получава от взаимодействието на мълнията с азота от атмосферата. Гама-лъчите, отделяни от мълнията имат достатъчно енергия, за да избият неутрон от атмосферния азот и кислород, превръщайки ги в нестабилните изотопи азот-13 и кислород-15. Когато неутронът се погълне от частици в атмосферата се произвежда вторичното гама-излъчване. 

Последното продължително излъчване е резултат от разпада на нестабилните азотни и кислородни  атоми, от които са избити неутрони.  В реакцията на разпад се отделя неутрино, позитрон (античастицата на електрона) и стабилно ядро въглерод-13, съответно от кислород-15 - до стабилния азот-15. Накрая позитронът се анихилира (унищожава) с електрон от атмосферните молекули и се отделят двойка гамалъчи, всяка от които има характерна енергия (0.511 мегаелектронволта).

Случва се среща на материя и антиматерия, те се унищожават взаимно и се отделя много енергия.

"Ние си мислим, че антиматерията е нещо, което съществува само в научната фантастика. Кой да знае, че може да минава точно над главите ни в бурен ден?" коментира Еното.

Какво представлява мълнията

Всеки ден около четири милиона мълнии удрят повърхността на планетата. Но как се формира мълнията - и след това гръмотевицата - не е напълно ясно на физическо ниво. Ние знаем едно нещо със сигурност: тя идва от облаците (прах, вода и лед). Ледените частици вътре в облака се трият една друга и стават електрически поляризирани и заредени. По-леките ледени частици се придвижват нагоре, докато по-тежките остават долу и се разделят на отрицателни и положителни заряди. Точният механизъм е малко неясен, поради което обяснението е спорно.

Мълнията представлява огромно освобождаване на електричество, придружено от блестяща светкавица и силен гръм. Светкавицата може да достигне повече от 8 километра дължина, повишавайки температурата на въздуха с около 27700 градуса по Целзий, както и енергия по-голяма от около 10 MeV (мегаелектронволта). Мълниите могат да бъдат смъртоносни, но могат да носят и живот. Огромната температура и енергия на мълниите, падащи в първичния океан по време на ранната Земя, може да са превърнали елементите в съединения, които се намират в живите организма, така че мълниите може да са дали начален тласък на живота - като своеобразен дефибрилатор.

Още по темата

09/08/2017

Медицина

Мълниите: Какво могат да причинят на тялото ни

09/05/2016

Медицина

Какво става с тяло ни, когато ни удари мълния

21/08/2015

Земята

Колко вида мълнии има - от вулканична до космическа

17/08/2015

Физика

Мълниите променят структурата на камъните - те стават като метеорити