Молния вызывает ядерную реакцию во время шторма

Японские исследователи обнаружили доказательства того, что грозы вызывают ядерные реакции в атмосфере.

Молния порождает античастицы, что приводит к естественным ядерным реакциям. Иллюстрация: Васин Ли.

В исследовании, опубликованном вчера в журнале Nature,физикТеруаки ЭнотоВ Киотском университете (Япония) ученые доказали, что молния действует как естественный ускоритель частиц, запуская ядерные реакции в атмосфере, сообщает Live Science.

Результаты исследований Эното и его коллег подтвердили предположения об этом явлении, высказанные ещё в 1925 году. В то время исследователи выдвинули гипотезу о том, что энергичные радиоактивные частицы могут проходить сквозь грозовые молнии. Эти частицы излучают энергию на определённых длинах волн. Группа Эното первой определила эти длины волн.

При ударе молнии электроны вылетают на сверхскорости между облаком и поверхностью Земли или между двумя облаками, но они не перемещаются в пустом пространстве. По пути они многократно сталкиваются с молекулами газа в атмосфере. Эти столкновения нагревают молекулы газа до экстремальной температуры, заставляя их переходить в состояние плазмы и светиться излучением абсолютно черного тела — типом электромагнитного излучения, испускаемого непрозрачными объектами.

Люди могут видеть часть этого ослепительного света как вспышку молнии. Но излучение также происходит в форме волн, включая рентгеновские и гамма-лучи, которые недоступны невооружённому глазу.

Исследования Эното показывают, что эти невидимые энергетические лучи, особенно гамма-лучи, выбиваютнейтроны из молекулАзот и кислород в окружающем воздухе вызывают реакцию деления ядра. Ядро азота с 14 нейтронами довольно стабильно, но при потере нейтрона оно превращается в азот-13 (N-13), менее стабильный радиоактивный изотоп. То же самое происходит и с кислородом, приводя к образованию изотопа кислорода-15 (O-15).

Все молекулы N-13 и O-15 впоследствии быстро распались. Каждый нестабильный изотоп испустил нейтрино и позитрон. Оба являются элементарными частицами со странными свойствами. Нейтрино улетели так далеко, что их было практически невозможно обнаружить. Но позитроны, античастицы электронов, продолжали сталкиваться с электронами в воздухе. Когда пара частиц и античастиц сталкивалась, они мгновенно аннигилировали.

В своем исследовании Эното и его коллеги использовали детекторы излучения, установленные на атомной электростанции Касивадзаки-Карива в Ниигате, на берегу Японского моря. Во время грозы в феврале этого года группа зафиксировала интенсивное излучение от морской молнии, включая кратковременную вспышку гамма-излучения, за которой последовал более продолжительный гамма-всплеск с энергией 0,511 мегаэлектронвольт (МэВ). Именно такой уровень энергии обычно наблюдается у позитронов и электронов после ядерной реакции.

«Это гамма-излучение является явным доказательством аннигиляции позитронов и электронов, что свидетельствует о возможности запуска фотоядерных реакций грозами», — прокомментировал результаты исследования физик Леонид Бабич из Российского федерального ядерного центра.

По данным VNE