Ученые открыли новое свойство грозы: появление гамма-лучей и антиматерии

Ученые открыли новое свойство грозы: появление гамма-лучей и антиматерии

Гамма-излучение — это одна из самых высокоэнергетических форм света во Вселенной. Обычно его фиксируют исходящим от таких объектов как нейтронные звезды и черные дыры. Но телескоп «Ферми», выведенный на орбиту Земли в 2008 году специально ради наблюдения за гамма-излучением, зафиксировал тысячи вспышек там, где не ожидалось: над поверхностью нашей планеты.

NASA опубликовало на своем сайте данные, которые объясняют, как и почему излучение появляется.

Ученые открыли новое свойство грозы: появление гамма-лучей и антиматерии

Фото: NASA’s Goddard Space Flight Center

Визуализация десятилетних наблюдений земных гамма-вспышек

«Примерно тысячу раз в день грозы испускают мимолетные вспышки света самой высокой энергии, встречающегося в природе на Земле. Эти события, называемые земными гамма-вспышками, длятся менее миллисекунды и производят гамма-лучи, энергия которых в десятки миллионов раз превышает энергию видимого света», — поясняют в космическом агентстве.

Грозы образуются, когда теплый влажный воздух от земли начинает подниматься и встречается с более холодным воздухом. Сначала в результате этого влага из восходящих воздушных масс конденсируется в капли воды. Затем капли продолжают подниматься, но на определенной высоте сталкиваются с движущимися вниз кристаллами льда — и тогда в облаке возникает заряд статического электричества.

Постепенно верхняя часть шторма становится все более положительно заряженной, а нижняя — все более отрицательно, как два конца батарейки. В конце концов противоположные заряды накапливаются настолько, что преодолевают изолирующие свойства окружающего воздуха. И в этот момент возникает молния.

628d548c5c18da98be26141b915c940d96b1f6d5

Фото: NASA’s Goddard Space Flight Center

На этой иллюстрации показаны электроны, ускоряющиеся вверх от грозовой тучи

Исследуя природу земных вспышек гамма-излучения, ученые пришли к выводу, что они появляются вместе с молнией: возможно, она меняет электрическое поле облака, а это в некоторых случаях позволяет электронам устремляться к верхней части бури почти со скоростью света.

«Это делает грозы самыми мощными природными ускорителями частиц на Земле! Но это еще не все: грозы также могут производить антиматерию. Да, вы правильно прочитали! Иногда гамма-луч сталкивается с атомом и производит электрон и позитрон, который является противоположностью электрона в антивеществе», — разъясняют в NASA.

694b51b0446ef7ab20f718f19d339cf5045ebfda

Фото: NASA’s Goddard Space Flight Center

Взаимодействия с материей могут производить гамма-лучи и наоборот, как показано на этой иллюстрации. Электроны высокой энергии, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, могут отклоняться, проходя мимо атома или молекулы, создавая гамма-лучи. А гамма-луч, проходя через электронную оболочку атома, превращается в две частицы: электрон и позитрон

Загрузить еще…