Apgaismojums mums, zemiskajiem mirstīgajiem, vienmēr ir bijis bijības un noslēpuma avots. Senatnē cilvēki to saistīja ar tādiem dieviem kā Zevs un Toru, grieķu un skandināvu panteonu tēvi. Ar mūsdienu zinātnes un meteoroloģijas dzimšanu apgaismojums vairs netiek uzskatīts par dievišķo provinci. Tomēr tas nenozīmē, ka noslēpumainības izjūta, ko tā nes, ir mazliet samazinājusies.
Piemēram, zinātnieki ir noskaidrojuši, ka zibens notiek citu planētu atmosfērā, piemēram, gāzes gigantam Jupiteram (attiecīgi!) Un Venusas ellišķajai pasaulei. Un saskaņā ar neseno Kioto universitātes pētījumu gamma stari, ko izraisa apgaismojums, mijiedarbojas ar gaisa molekulām, regulāri ražo radioizotopus un pat pozitronus - elektronu antimatērijas versiju.
Pētījums ar nosaukumu “Zibens izlādes izraisītas fotonukleārās reakcijas” nesen parādījās zinātniskajā žurnālā Daba. Pētījumu vadīja Teruaki Enoto, Kioto universitātes progresīvo pētījumu centra Hakubi pētnieks, un tajā piedalījās dalībnieki no Tokijas universitātes, Hokaido universitātes, Nagojas universitātes, RIKEN Nishina centra, MAXI komandas un Japānas atomenerģijas. Aģentūra.
Kādu laiku fiziķi ir zinājuši, ka zibens vētras var radīt nelielus augstas enerģijas gamma staru pārrāvumus - tā sauktos “zemes gamma staru zibspuldzes”. Tiek uzskatīts, ka tie ir statisko elektrisko lauku rezultāts, paātrinot elektronus, kurus pēc tam palēnina atmosfēra. Pirmoreiz šo parādību atklāja kosmosa observatorijas, un tika novēroti stari līdz 100 000 elektronu voltu (100 MeV).
Ņemot vērā iesaistītos enerģijas līmeņus, Japānas pētnieku grupa centās izpētīt, kā šie gamma staru pārrāvumi mijiedarbojas ar gaisa molekulām. Kā Kioto Universitātes Teruaki Enoto, kurš vada projektu, paskaidroja Kioto Universitātes paziņojumā presei:
“Mēs jau zinājām, ka negaiss un zibens izstaro gamma starus, un izvirzījām hipotēzi, ka tie kaut kādā veidā reaģēs ar atmosfēras vides elementu kodoliem. Japānas rietumu piekrastes zona ziemā ir ideāli piemērota spēcīgu zibens un pērkona negaisa novēršanai. Tātad, 2015. gadā mēs sākām būvēt mazu gamma staru detektoru sēriju un ievietojām tos dažādās vietās gar krastu. ”
Diemžēl komanda visu laiku saskārās ar finansēšanas problēmām. Kā skaidroja Enoto, viņi nolēma sazināties ar plašo sabiedrību un izveidoja kopfinansēšanas kampaņu, lai finansētu savu darbu. "Mēs izveidojām kopfinansēšanas kampaņu, izmantojot vietni" akadēmiķi "," viņš teica, "kurā mēs izskaidrojām mūsu zinātnisko metodi un projekta mērķus. Pateicoties ikviena atbalstam, mēs varējām nopelnīt daudz vairāk nekā sākotnējais finansēšanas mērķis. ”
Pateicoties viņu kampaņas panākumiem, komanda uzbūvēja un uzstādīja daļiņu detektorus visā Honshu ziemeļrietumu krastā. 2017. gada februārī viņi uzstādīja vēl četrus detektorus Kašvazaki pilsētā, kas atrodas dažu simtu metru attālumā no kaimiņpilsētas Niigata. Tūlīt pēc detektoru uzstādīšanas Niigatā notika zibens spēriens, un komanda varēja to izpētīt.
Viņi atrada kaut ko pilnīgi jaunu un negaidītu. Pēc datu analīzes komanda atklāja trīs atšķirīgus gamma staru pārrāvumus ar atšķirīgu ilgumu. Pirmais bija mazāk nekā milisekundes garš, otrais bija gamma staru starojums, kam vajadzēja vairāku milisekundžu samazinājumu, un pēdējais bija ilgstoša emisija, kas ilga apmēram vienu minūti. Kā skaidroja Enoto:
“Mēs varētu teikt, ka pirmais pārsprāgums bija no zibens spēriena. Ar mūsu analīzes un aprēķinu palīdzību mēs arī galu galā noteicām arī otrās un trešās emisijas izcelsmi. ”
Viņi noteica, ka otro pēcspuldzi izraisīja zibens, kas atmosfērā reaģēja ar slāpekli. Būtībā gamma stari spēj izraisīt slāpekļa molekulas zaudēt neitronu, un tas bija šo neitronu reabsorbcija no citām atmosfēras daļiņām, kas radīja gamma staru pēcspuldzi. Galīgā, ilgstošā emisija bija saistīta ar nestabilu slāpekļa atomu sadalīšanos.
Tieši šeit lietas tiešām kļuva interesantas. Kad nestabilais slāpeklis sadalījās, tas atbrīvoja pozitronus, kas pēc tam sadūrās ar elektroniem, izraisot matērijas un antimateriāla iznīcināšanu, kas izdalīja vairāk gamma staru. Kā skaidroja Enoto, tas pirmo reizi parādīja, ka antimateriāls ir kaut kas tāds, kas dabā var rasties parasto mehānismu dēļ.
"Mums ir šī ideja, ka antimateriāls ir kaut kas tāds, kas pastāv tikai zinātniskās fantastikas jomā," viņš teica. “Kas zināja, ka vētrainā dienā tas varētu iziet tieši virs mūsu galvas? Un mēs to visu zinām, pateicoties mūsu atbalstītājiem, kuri pievienojās mums caur “akadēmiķi”. Mēs esam patiesi pateicīgi visiem. ”
Ja šie rezultāti patiešām ir pareizi, tad antimateriāls nav tā ārkārtīgi retā viela, par kuru mums ir tendence domāt. Turklāt pētījums varētu parādīt jaunas iespējas augstas enerģijas fizikā un antimatērijas izpētē. Visi šie pētījumi varētu izraisīt jaunu vai izsmalcinātu paņēmienu attīstību tā izveidošanai.
Raugoties nākotnē, Enoto un viņa komanda cer veikt vairāk pētījumu, izmantojot desmit detektorus, kas viņiem joprojām darbojas Japānas piekrastē. Viņi arī cer turpināt iesaistīt sabiedrību ar saviem pētījumiem - procesu, kas pārsniedz kopfinansējumu un ietver pilsoņu zinātnieku centienus palīdzēt apstrādāt un interpretēt datus.
