Lyn, med en chance for antimateriale

Et stormsystem nærmer sig:himlen mørkner, og det lave tordenbrummen ekko fra horisonten. Så uden advarsel ... Flash! Nedbrud! - lynet har ramt.

Denne scene, mens den er kendt for nogen og gentages konstant på tværs af planeten, er ikke uden en følelse af mystik. Men nu er mysteriet blevet dybere, med opdagelsen af, at lyn kan resultere i tilintetgørelse af stof-antimateriale.

I en kollaborativ undersøgelse, der vises i Natur , forskere fra Japan beskriver, hvordan gammastråler fra lyn reagerer med luften for at producere radioisotoper og endda positroner - antistof-ækvivalenten til elektroner.

"Vi vidste allerede, at tordenskyer og lyn udsender gammastråler, og antog, at de på en eller anden måde ville reagere med kernerne af miljøelementer i atmosfæren, "forklarer Teruaki Enoto fra Kyoto University, der leder projektet.

"Om vinteren, Japans vestlige kystområde er ideelt til at observere kraftige lyn- og tordenvejr. Så, i 2015 begyndte vi at bygge en række små gammastråledetektorer, og placerede dem forskellige steder langs kysten. "

Men så løb holdet ind i finansieringsproblemer. For at fortsætte deres arbejde, og dels at nå ud til et bredt publikum af potentielt interesserede medlemmer af offentligheden så hurtigt som muligt, de vendte sig til internettet.

"Vi oprettede en crowdfunding -kampagne gennem 'akademiker' -webstedet, "fortsætter Enoto, "hvor vi forklarede vores videnskabelige metode og mål for projektet. Tak til alles støtte, vi var i stand til at lave langt mere end vores oprindelige finansieringsmål. "

Spireret over deres succes, holdet byggede flere detektorer og installerede dem på tværs af den nordvestlige kyst af Honshu. Og så i februar 2017, fire detektorer installeret i Kashiwazaki by, Niigata registrerede en stor gamma-strålespids umiddelbart efter et lynnedslag et par hundrede meter væk.

Det var i det øjeblik, teamet indså, at de så en ny, lynets skjulte ansigt.

Da de analyserede dataene, forskerne fandt tre forskellige gamma-ray bursts. Den første var mindre end et millisekund i varighed; den anden var en gamma-stråle efterglød, der henfaldt over adskillige snesevis af millisekunder; og til sidst var der en langvarig emission, der varede omkring et minut.

Enoto forklarer, "Vi kunne se, at det første udbrud var fra lynnedslaget. Gennem vores analyser og beregninger, til sidst bestemte vi også oprindelsen til den anden og tredje emission. "

Den anden efterglød, for eksempel, blev forårsaget af lyn, der reagerede med nitrogen i atmosfæren. Gammastrålerne, der udsendes i lyn, har nok energi til at slå en neutron ud af atmosfærisk nitrogen, og det var reabsorptionen af ​​denne neutron af partikler i atmosfæren, der frembragte gammastråle-efterglød.

Finalen, forlænget emission var fra nedbrydning af nu neutronfattige og ustabile nitrogenatomer. Disse frigjorde positroner, som efterfølgende kolliderede med elektroner i tilintetgørelsesbegivenheder, der frigav gammastråler.

"Vi har denne idé om, at antimateriale er noget, der kun findes inden for science fiction. Hvem vidste, at det kunne passere lige over vores hoveder på en stormfuld dag?" siger Enoto.

"Og vi ved alt dette takket være vores tilhængere, der sluttede sig til os gennem 'akademiker'. Vi er virkelig taknemmelige over for alle."

Holdet har stadig over ti detektorer på Japans kyst, og indsamler løbende data. De ser frem til nye opdagelser, der kan vente dem, og Enoto håber at fortsætte med at se almindelige borgeres deltagelse i forskning, udvide grænserne for videnskabelig opdagelse.