La foudre déclenche une réaction nucléaire pendant un orage

Des chercheurs japonais ont découvert des preuves que les orages déclenchent des réactions nucléaires dans l’atmosphère.

La foudre produit des antiparticules, ce qui entraîne des réactions nucléaires naturelles. Illustration : Vasin Lee.

Dans une étude publiée hier dans la revue Nature,physicienTeruaki Enotoà l'Université de Kyoto, au Japon, a prouvé que la foudre agit comme un accélérateur de particules naturel pour déclencher des réactions nucléaires dans l'atmosphère, selon Live Science.

Les résultats des recherches d'Enoto et de ses collègues ont confirmé les spéculations sur ce phénomène, émises en 1925. À cette époque, les chercheurs avaient émis l'hypothèse que des particules radioactives énergétiques pouvaient traverser les éclairs d'un orage. Ces particules émettaient de l'énergie à des longueurs d'onde spécifiques. L'équipe d'Enoto a été la première à identifier ces longueurs d'onde.

Lorsqu'un éclair frappe, des électrons sont projetés à une vitesse fulgurante entre un nuage et la surface de la Terre, ou entre deux nuages, mais ils ne traversent pas le vide. En chemin, ils entrent en collision à plusieurs reprises avec des molécules de gaz dans l'atmosphère. Ces collisions chauffent les molécules de gaz à l'extrême, les transformant en plasma et émettant un rayonnement de corps noir, un type de rayonnement électromagnétique émis par les objets opaques.

Les humains peuvent percevoir une partie de cette lumière aveuglante sous forme d'éclair. Mais l'émission se produit également sous forme d'ondes, notamment de rayons X et de rayons gamma, indétectables à l'œil nu.

Les recherches d'Enoto montrent que ces rayons énergétiques invisibles, en particulier les rayons gamma, neutralisentneutrons des moléculesL'azote et l'oxygène de l'air ambiant provoquent une réaction de fission nucléaire. Un noyau d'azote à 14 neutrons est relativement stable, mais lorsqu'il perd un neutron, il se transforme en azote 13 (N-13), un isotope radioactif moins stable. Le même phénomène se produit avec l'oxygène, conduisant à la formation de l'isotope oxygène 15 (O-15).

Toutes les molécules N-13 et O-15 se sont ensuite rapidement désintégrées. Chaque isotope instable a émis un neutrino et un positon. Ces deux particules élémentaires sont dotées d'étranges propriétés. Les neutrinos ont volé si loin qu'ils étaient presque indétectables. Mais les positons, les antiparticules des électrons, ont continué à entrer en collision avec les électrons de l'air. Lorsqu'une paire de particules et d'antiparticules est entrée en collision, elles ont été annihilées en un instant.

Dans cette étude, Enoto et ses collègues ont utilisé des détecteurs de rayonnement installés à la centrale nucléaire de Kashiwazaki-Kariwa à Niigata, au bord de la mer du Japon. Lors d'un orage en février dernier, l'équipe a détecté un rayonnement intense provenant de la foudre en mer, notamment un bref éclair gamma suivi d'un sursaut gamma plus long d'une énergie de 0,511 mégaélectronvolt (MeV). Il s'agit du niveau d'énergie généralement observé pour les positons et les électrons après une réaction nucléaire.

"Ce rayon gamma est une preuve claire de l'annihilation positron-électron, ce qui indique que les réactions photonucléaires peuvent être déclenchées par des orages", a commenté le physicien Leonid Babich du Centre nucléaire fédéral russe, à propos des résultats de la recherche.

Selon VNE