Ο φωτισμός ήταν πάντα πηγή δέος και μυστηρίου για εμάς τους χαμηλούς θνητούς. Στην αρχαιότητα, οι άνθρωποι το συσχετίζουν με θεούς όπως ο Δίας και ο Θορ, οι πατέρες των ελληνικών και των Νορβηγικών πάνθεων. Με τη γέννηση της σύγχρονης επιστήμης και της μετεωρολογίας, ο φωτισμός δεν θεωρείται πλέον επαρχία του θεού. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι η αίσθηση του μυστηρίου που έχει έχει μειωθεί λίγο.
Για παράδειγμα, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι κεραυνός συμβαίνει στην ατμόσφαιρα άλλων πλανητών, όπως ο γίγαντας αερίου Δίας (κατάλληλα!) Και ο κοσμικός κόσμος της Αφροδίτης. Και σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη από το Πανεπιστήμιο του Κιότο, οι ακτίνες γάμμα που προκαλούνται από τον φωτισμό αλληλεπιδρούν με μόρια αέρα, παράγοντας τακτικά ραδιοϊσότοπα και ακόμη και ποζιτρόνια - την αντιύλη έκδοση των ηλεκτρονίων.
Η μελέτη, με τίτλο "Photonuclear Reactions Triggered by Lightning Discharge", δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Φύση. Η μελέτη διευθύνθηκε από τον Teruaki Enoto, έναν ερευνητή από το Κέντρο Προχωρημένων Ερευνών του Hakubi στο Πανεπιστήμιο του Κιότο, και περιελάμβανε μέλη από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, το Πανεπιστήμιο Hokkaido, το Πανεπιστήμιο Nagoya, το Κέντρο RIKEN Nishina, την ομάδα MAXI και την Ιαπωνική Ατομική Ενέργεια Πρακτορείο.
Για αρκετό καιρό, οι φυσικοί γνώριζαν ότι μικρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα υψηλής ενέργειας μπορούν να προκληθούν από καταιγίδες αστραπής - αυτό που είναι γνωστό ως "επίγεια αναλαμπή ακτίνων γάμμα". Πιστεύεται ότι είναι το αποτέλεσμα στατικών ηλεκτρικών πεδίων που επιταχύνουν τα ηλεκτρόνια, τα οποία στη συνέχεια επιβραδύνονται από την ατμόσφαιρα. Αυτό το φαινόμενο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από διαστημικά παρατηρητήρια και έχουν παρατηρηθεί ακτίνες έως 100.000 ηλεκτρονίων (100 MeV).
Δεδομένων των ενεργειακών επιπέδων, η ιαπωνική ερευνητική ομάδα προσπάθησε να εξετάσει πώς αυτές οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα αλληλεπιδρούν με μόρια αέρα. Όπως εξήγησε ο Teruaki Enoto από το Πανεπιστήμιο του Κιότο, ο οποίος ηγείται του έργου, σε ένα δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου του Κιότο:
«Γνωρίζαμε ήδη ότι οι κεραυνοί και οι αστραπές εκπέμπουν ακτίνες γάμμα και υποθέσαμε ότι θα αντιδρούσαν κατά κάποιο τρόπο με τους πυρήνες των περιβαλλοντικών στοιχείων στην ατμόσφαιρα. Το χειμώνα, η δυτική παράκτια περιοχή της Ιαπωνίας είναι ιδανική για παρατήρηση ισχυρών κεραυνών και καταιγίδων. Έτσι, το 2015 ξεκινήσαμε να κατασκευάζουμε μια σειρά από μικρούς ανιχνευτές ακτίνων γάμμα και τους τοποθετήσαμε σε διάφορες τοποθεσίες κατά μήκος της ακτής. "
Δυστυχώς, η ομάδα αντιμετώπισε προβλήματα χρηματοδότησης στην πορεία. Όπως εξήγησε ο Enoto, αποφάσισαν να επικοινωνήσουν με το ευρύ κοινό και δημιούργησαν εκστρατεία crowdfunding για να χρηματοδοτήσουν το έργο τους. «Δημιουργήσαμε μια εκστρατεία crowdfunding μέσω του ιστότοπου« ακαδημαϊκός »», είπε, «στην οποία εξηγήσαμε την επιστημονική μας μέθοδο και τους στόχους για το έργο. Χάρη στην υποστήριξη όλων, καταφέραμε να κάνουμε πολύ περισσότερα από τον αρχικό μας στόχο χρηματοδότησης. "
Χάρη στην επιτυχία της καμπάνιας τους, η ομάδα δημιούργησε και εγκατέστησε ανιχνευτές σωματιδίων στη βορειοδυτική ακτή του Χονσού. Τον Φεβρουάριο του 2017, εγκατέστησαν τέσσερις ακόμη ανιχνευτές στην πόλη Kashiwazaki, η οποία απέχει μερικές εκατοντάδες μέτρα από τη γειτονική πόλη Niigata. Αμέσως μετά την εγκατάσταση των ανιχνευτών, πραγματοποιήθηκε αστραπή στο Niigata και η ομάδα κατάφερε να το μελετήσει.
Αυτό που βρήκαν ήταν κάτι εντελώς νέο και απροσδόκητο. Μετά την ανάλυση των δεδομένων, η ομάδα εντόπισε τρεις ξεχωριστές εκρήξεις ακτίνων γάμμα διαφορετικής διάρκειας. Το πρώτο ήταν λιγότερο από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου, το δεύτερο ήταν η ακτινοβολία γάμμα που χρειάστηκε αρκετά χιλιοστά του δευτερολέπτου για να αποσυντεθεί και η τελευταία ήταν μια παρατεταμένη εκπομπή διάρκειας περίπου ενός λεπτού. Όπως εξήγησε ο Enoto:
«Θα μπορούσαμε να πούμε ότι η πρώτη έκρηξη ήταν από την αστραπή. Μέσω της ανάλυσης και των υπολογισμών μας, προσδιορίσαμε τελικά την προέλευση της δεύτερης και τρίτης εκπομπής. "
Διαπίστωσαν ότι η δεύτερη λάμψη προκλήθηκε από την αντίδραση κεραυνού με άζωτο στην ατμόσφαιρα. Ουσιαστικά, οι ακτίνες γάμμα είναι ικανές να προκαλέσουν απώλεια νετρονίων στα μόρια του αζώτου, και ήταν η επαναπορρόφηση αυτών των νετρονίων από άλλα ατμοσφαιρικά σωματίδια που παρήγαγαν την ακτινοβολία γάμμα. Η τελική, παρατεταμένη εκπομπή ήταν το αποτέλεσμα της διάσπασης ασταθών ατόμων αζώτου.
Ήταν εδώ που τα πράγματα έγιναν ενδιαφέροντα. Καθώς το ασταθές άζωτο διαλύθηκε, απελευθέρωσε ποζιτρόνια τα οποία στη συνέχεια συγκρούστηκαν με ηλεκτρόνια, προκαλώντας εκμηδενίσεις ύλης-αντιύλης που απελευθέρωσαν περισσότερες ακτίνες γάμμα. Όπως εξήγησε ο Enoto, αυτό έδειξε, για πρώτη φορά ότι η αντιύλη είναι κάτι που μπορεί να συμβεί στη φύση λόγω κοινών μηχανισμών.
«Έχουμε αυτήν την ιδέα ότι το αντιύλη είναι κάτι που υπάρχει μόνο στην επιστημονική φαντασία», είπε. «Ποιος ήξερε ότι θα μπορούσε να περνά ακριβώς πάνω από τα μυαλά μας σε μια θυελλώδη μέρα; Και τα γνωρίζουμε όλα αυτά χάρη στους υποστηρικτές μας που μας ένωσαν μέσω του «ακαδημαϊκού». Είμαστε πραγματικά ευγνώμονες σε όλους. "
Εάν αυτά τα αποτελέσματα είναι όντως σωστά, από το αντιύλη δεν είναι η εξαιρετικά σπάνια ουσία που έχουμε την τάση να πιστεύουμε ότι είναι. Επιπλέον, η μελέτη θα μπορούσε να παρουσιάσει νέες ευκαιρίες για έρευνα φυσικής υψηλής ενέργειας και αντιύλης. Όλη αυτή η έρευνα θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων ή εκλεπτυσμένων τεχνικών για τη δημιουργία της.
Κοιτώντας μπροστά, ο Enoto και η ομάδα του ελπίζουν να πραγματοποιήσουν περισσότερη έρευνα χρησιμοποιώντας τους δέκα ανιχνευτές που εξακολουθούν να λειτουργούν κατά μήκος των ακτών της Ιαπωνίας. Ελπίζουν επίσης να συνεχίσουν να εμπλέκουν το κοινό με την έρευνά τους, μια διαδικασία που υπερβαίνει το crowdfunding και περιλαμβάνει τις προσπάθειες των πολιτών επιστημόνων να βοηθήσουν στην επεξεργασία και την ερμηνεία δεδομένων.
