Belysning har alltid vært en kilde til ærefrykt og mysterium for oss fattige dødelige. I gamle tider assosierte folk det med guder som Zeus og Thor, fedrene til de greske og norrøne panteonene. Med fødselen av moderne vitenskap og meteorologi regnes ikke lenger belysning som det guddommelige. Dette betyr imidlertid ikke at følelsen av mystikk den bærer har redusert en bit.
For eksempel har forskere funnet ut at lynet oppstår i atmosfærene til andre planeter, som gassgiganten Jupiter (på passende måte!) Og Venus 'helvete. Og ifølge en fersk undersøkelse fra Kyoto University, samvirker gammastråler forårsaket av belysning med luftmolekyler, og produserer jevnlig radioisotoper og til og med positroner - antimateriellversjonen av elektronene.
Studien, med tittelen “Photonuclear Reactions Triggered by Lightning Discharge”, dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftet Natur. Studien ble ledet av Teruaki Enoto, en forsker fra Hakubi Center for Advanced Research ved Kyoto University, og inkluderte medlemmer fra University of Tokyo, Hokkaido University, Nagoya University, RIKEN Nishina Center, MAXI Team og Japan Atomenic Energy Byrå.
I en tid har fysikere vært klar over at små utbrudd av høyenergi-gammastråler kan produseres av lynstormer - det som kalles ”jordbasert gammastråleblitz”. De antas å være et resultat av statiske elektriske felt som akselererer elektroner, som deretter bremses av atmosfæren. Dette fenomenet ble først oppdaget av rombaserte observatorier, og det er observert stråler på opptil 100 000 elektron volt (100 MeV).
Med tanke på energinivået som er involvert, prøvde det japanske forskerteamet å undersøke hvordan disse utbruddene av gammastråler interagerer med luftmolekyler. Som Teruaki Enoto fra Kyoto University, som leder prosjektet, forklarte i en pressemelding fra Kyoto University:
”Vi visste allerede at tordensky og lyn avgir gammastråler, og antok at de ville reagere på noen måte med kjernen i miljøelementer i atmosfæren. Om vinteren er Japans vestlige kystområde ideelt for å observere kraftige lyn og tordenvær. Så i 2015 begynte vi å bygge en serie små gammastråledetektorer og plasserte dem på forskjellige steder langs kysten. ”
Dessverre fikk teamet problemer med finansiering underveis. Som Enoto forklarte, bestemte de seg for å nå ut til allmennheten og etablerte en crowdfunding-kampanje for å finansiere arbeidet deres. "Vi satte opp en crowdfunding-kampanje gjennom nettstedet 'akademiker'," sa han, "der vi forklarte vår vitenskapelige metode og mål for prosjektet. Takket være alles støtte, kunne vi oppnå mye mer enn vårt opprinnelige finansieringsmål. "
Takket være suksessen med kampanjen bygde og installerte teamet partikkeldetektorer over nordvestkysten av Honshu. I februar 2017 installerte de ytterligere fire detektorer i Kashiwazaki by, som ligger noen hundre meter unna nabobyen Niigata. Umiddelbart etter at detektorene ble installert, fant det sted en lynnedslag i Niigata, og teamet kunne studere det.
Det de fant var noe helt nytt og uventet. Etter å ha analysert dataene, oppdaget teamet tre distinkte gammastråle-utbrudd av varierende varighet. Den første var mindre enn et millisekund lang, den andre var gammastråle-etterglød som tok flere millisekunder å forfalle, og den siste var et langvarig utslipp som varte i omtrent ett minutt. Som Enoto forklarte:
”Vi kunne fortelle at det første utbruddet var fra lynnedslaget. Gjennom vår analyse og beregninger bestemte vi etter hvert også opprinnelsen til andre og tredje utslipp. ”
De slo fast at den andre ettergløden var forårsaket av at lynet reagerte med nitrogen i atmosfæren. I hovedsak er gammastråler i stand til å forårsake nitrogenmolekyler til å miste et nøytron, og det var reabsorpsjonen av disse nøytronene av andre atmosfæriske partikler som produserte gamma-ray etterglød. Det endelige, langvarige utslippet var et resultat av at ustabile nitrogenatomer gikk i stykker.
Det var her ting virkelig ble interessant. Da det ustabile nitrogenet brøt ut, frigjorde det positroner som deretter kolliderte med elektroner, noe som førte til ødeleggelser av materie-antimaterie som frigjorde flere gammastråler. Som Enoto forklarte, demonstrerte dette for første gang at antimateria er noe som kan oppstå i naturen på grunn av vanlige mekanismer.
"Vi har en ide om at antimaterie er noe som bare finnes i science fiction," sa han. “Hvem visste at det kunne passere rett over hodene våre på en stormfull dag? Og vi vet alt dette takket være supporterne våre som ble med oss gjennom ‘akademiker’. Vi er virkelig takknemlige for alle. ”
Hvis disse resultatene faktisk er riktige, er ikke antimaterie det ekstremt sjeldne stoffet som vi har en tendens til å tro at det er. I tillegg kunne studien presentere nye muligheter for høyenergifysikk og antimateriell forskning. All denne forskningen kan også føre til utvikling av nye eller raffinerte teknikker for å lage den.
Når vi ser fremover, håper Enoto og teamet hans å utføre mer forskning ved å bruke de ti detektorene de fremdeles har operert langs kysten av Japan. De håper også å fortsette å involvere publikum i forskningen, en prosess som går langt utover crowdfunding og inkluderer innsatsen til innbyggerforskere for å hjelpe til med å behandle og tolke data.
