Во время разрядов молний в атмосфере возникают античастицы

Исследователи из нескольких японских университетов впервые доказали на основе наблюдений, что в условиях Земли возможно возникновение античастиц за пределами лабораторий, без воздействия космических лучей, во время привычного природного явления.

Сделать вывод о появлении античастиц во время разрядов молний ученые смогли, наблюдая за всплесками гамма-излучения в грозовую погоду. То, что во время разрядов молний возникают всплески излучения, исследователям известно довольно давно. Японские ученым удалось изучить явление детально с помощью нескольких детекторов, установленных в районах, где чаще всего наблюдаются штормы.

Любопытно, что выполнить исследование ученые смогли, собрав средства в интернете. В 2015 году после установки нескольких детекторов прекратилось финансирование проекта. Недостающие средства исследователям предоставили рядовые японцы и жители других стран, откликнувшись на объявление на одном из университетских сайтов.

В феврале 2017 года возле детектора, установленного на территории префектуры Ниигата, ударила молния. Изучая показания детектора, исследователи поняли, что они “увидели скрытую грань явления”, рассказали в пресс-службе Киотского университета, чьи представители участвовали в проекте.

После разряда детектор зафиксировал три всплеска: длительностью меньше миллисекунды, в несколько десятков миллисекунд и около минуты. Первый по счету всплеск вызван непосредственно разрядом молнии, считают исследователи. Второй, как показали расчеты, возникал после того, как первый всплеск гамма-излучения сначала выбивал нейтроны из атомов азота, а затем следовало поглощение нейтронов атомами в атмосфере. Третий всплеск оказался наиболее неожиданным для исследователей. Ученые на основе расчетов пришли к выводу, что появившиеся в результате первого всплеска атомы изотопа азота распадались с появлением нейтрино и античастиц — позитронов. Позитроны аннигилировали с находящимися в воздухе электронами, что вызывало очередной всплеск гамма-излучения.“По сегодняшним понятиям, антиматерия — то, что может существовать только в научной фантастике. Кто мог знать, что явление может происходить прямо над нашими головами в штормовую погоду”, — поделился впечатлением один из авторов исследования — Теруаки Иното (Киотский университет).

После разряда молнии в атмосфере возникает последовательность реакций, вызывающих, в том числе, появление античастиц. Источник: Киотский университет

В исследовании принимали участие ученые из Токийского университета, Университета Хоккайдо, института RIKEN, Нагойского университета, Агентства по атомной энергии Японии (JAEA). Итоги исследования опубликованы в научном издании Nature.