Home / Наука / Молнии вызывают ядерные реакции в атмосфере Земли, заявляют ученые

Молнии вызывают ядерные реакции в атмосфере Земли, заявляют ученые

Молнии могут порождать столь мощные вспышки света, что их фотоны могут «выбивать» отдельные нуклоны из атомов и заставлять их вырабатывать антиматерию, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

«Это открытие важно по той причине, что оно раскрыло новый источник изотопов в атмосфере Земли, в дополнение к тем реакциям, которые происходят в ней под действием космических лучей. Похожие процессы могут происходить в атмосферах и других планет, таких как Юпитер или Венера, и могут существенным образом влиять на их изотопный состав», — комментирует открытие Леонид Бабич, физик из Всероссийского НИИ экспериментальной физики в Сарове.

Гром и молнии

Природа молний была разгадана еще в 1749 году американским естествоиспытателем Бенджаменом Франклином. Он обнаружил, эксперементируя с громоотводами и воздушными змеями, что молнии представляют собой электрические разряды между грозовыми облаками и поверхностью Земли.

До недавнего времени ученые полагали, что при накоплении отрицательных зарядов в облаке между ним и поверхностью возникает электрическое поле, и когда оно достигает определенной пороговой энергии, возникает «пробой» и происходит электрический разряд — молния.

В начале текущего десятилетия, благодаря исследованиям российских физиков, картина стала сложнее – оказалось, что в рождении молний замешаны космические лучи, выступающие в качестве «спускового крючка» для вспышек электричества. Кроме того, данные со спутника «Чибис-М» указали, что молнии представляют многоуровневые структуры, так называемые фракталы, физические свойства и устройство микроячеек которых идентично всей молнии в целом.

Команда японских физиков под руководством Теруаки Эното (Teruaki Enoto) из Киотского университета открыла еще одно необычное свойство молний, наблюдая за вспышками гамма-излучения, возникающими при рождении молний в высоких слоях атмосферы.

Анализируя их свойства, ученые заметили нечто необычное — пик этих всплесков приходился на ту часть спектра, которая обычно связывается с процессом аннигиляции антиматерии, чего физики никогда раньше видели. Откуда могла взяться антиматерия в окрестностях молний, если она крайне редко встречается даже в космосе?

Дождь из антиматерии

Ее породили, как показал анализ «послесвечения» молний в гамма-диапазоне, распады азота-13 и кислорода-15, нестабильных изотопов вполне земных элементов, возникших, по словам японских физиков, в результате ядерных реакций, непосредственно связанных с молниями.

Как объясняют ученые, молнии порождают мощные пучки рентгена и гамма-излучения, часть фотонов которых обладает достаточно высокой энергией для того, чтобы в прямом смысле «выбить» нейтроны или протоны из ядер атомов азота, кислорода, углерода и других элементов, присутствующих в атмосфере Земли.

Так художник представил себе то, как молнии могут запускать ядерные реакции в атмосфере

В результате этого стабильные атомы азота-14 и кислорода-16 превращаются в нестабильные атомы кислорода-15 и азота-13, которые практически сразу превращаются в углерод-13 и азот-15, выбрасывая при этом пары нейтрино и позитронов. Рано или поздно позитроны сталкиваются с электронами, вырабатывая те пучки гамма-излучения, которые были зафиксированы Эното и его коллегами в феврале этого года.

Пока не понятно, как часто происходят подобные реакции и какие элементы они затрагивают. С другой стороны, как показывают предварительные расчеты японских физиков, в некоторых регионах мира они могут порождать столько же «необычных» изотопов, как и космические лучи, считавшиеся их основным источником.

Эта идея, как поясняет Бабич, не является совсем новой – мысли о том, что молнии могут вызывать ядерные реакции, впервые озвучил знаменитый шотландский физик Чарльз Вильсон еще в 1925 году, однако тогда ему не удалось проверить и доказать свою идею из-за недостаточно высокого уровня развития науки и техники.

«Мы давно считали, что антиматерия является крайне редкой субстанцией, существующей в больших количествах только в научной фантастике. Кто мог знать, что она появляется над нашими головами фактически каждый день, когда в небе бушуют громы и молнии?», — заключает Эното.

Источник

Загрузка...
   
        Загрузка...    
   

Посмотрите так же

Учёные показали, каким жутким станет умное оружие будущего.

Сотрудники Института жизни будущего (Future of Life Institute), среди которых числятся такие знаменитые фигуры, как Стивен Хокинг и Илон …