Bir Japon kulesinin üzerinde iki yıldırım cıvatası çarpıştı ve nükleer düzeyli radyasyonun mikroburst’sini tetikledi

Etkinlik, iki karşıt elektrik deşarjının yaklaşımı ile başladı: bir Thundercloud'dan aşağı doğru ilerleyen bir lider ve Kanazawa, Japonya'daki bir televizyon iletim kulesinden çıkan yukarı doğru bir lider. Yakınsamalarından sadece 31 mikrosaniye önce, görünür yıldırım grevinden önce yayılmış bir gama radyasyonu patlaması yayıldı.

Sıradan şimşekten daha nadir (ve ilginç) bir şeydi. Karasal bir gama-ışını flaşı ya da TGF, yakında takip edecek flaştan milyon kat daha güçlü bir radyasyon patlaması.

Bu bölünmüş saniye dizisi, Bilim ilerlemeleribilim adamlarının ilk kez, tamamen yerden gözlemlenen bir yıldırım grevine hassas bir şekilde bağlı bir TGF yakaladıklarını işaret ediyor. Ve gezegenimizin en güçlü fırtınalarında neyin ortaya çıktığını nasıl anladığımızı yeniden şekillendirebilir.

Parçacık hızlandırıcısı olarak bir fırtına

Bilim adamları onlarca yıldır TGF'leri biliyorlar. İlk olarak 1990'larda Dünya'nın yörüngesinde yer alan uydular tarafından keşfedilen bu flaşlar, süpernova veya kara deliklerin oluşumu sırasında evren boyunca yanan uzak gama ışını patlamalarına kuzenlerdir. Ancak TGF'ler kendi atmosferimizden kaynaklanmaktadır.

Yine de, gerçek zamanlı olarak ortaya çıkmayı izlemek inanılmaz derecede nadirdir. Osaka Üniversitesi'nde araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı Yuuki Wada, “TGF'lerin çoğu uydu tarafından tespit edildi, ancak uzay kaynaklı gözlemler sınırlı bilgi sağlayabilir” dedi. Gizmodo.

WADA'nın ekibi, şiddetli kış şimşekiyle ünlü bir bölge olan Kanazawa üzerindeki fırtına bulutlarına yönelik çok sensör bir algılama sistemi kurdu. Cennetten cıvataları çektiği bilinen iki televizyon kulesinin etrafına radyasyon dedektörleri, radyo frekans sensörleri ve yüksek hızlı optik kameraları kullandılar.

Sonra beklediler.

Şimşek vurduğunda, gama ışınları da

30 Ocak 2023'te, 01:13 tarihinde yerel saatte, Lightning Tower 1'i vurdu. Tam bir anda birbirlerine yaklaştılar - sadece 800 ila 900 metre yukarıda çarpışmalarından önce TGF patladı.

<!-- Tag ID: zmescience_300x250_InContent_3 -->

WADA'nın ekibi, “TGF iki lider birbirine yaklaştığında başladı” dedi. “İki lider arasında güçlü ve kompakt bir elektrik alan bölgesinde göreceli enerjilere büyük sayıda elektron üretildi ve hızlandırıldı”.

Gama ışınlarının patlaması, göz açıp kapayıncaya kadar sadece 20 mikrosaniye sürdü - ama gereken tek şey buydu. Gördüklerini doğrulamak için, araştırmacılar çok yüksek enerjili ışığı tespit edebilen özel sensörler kullandılar. Buldukları şey sıradan röntgenleri dışladı. Bu ışınlar çok daha güçlüydü - havadaki nükleer reaksiyonları tetikleyecek kadar güçlü, normalde sadece aşırı kozmik olaylarda görülen bir şey.

Ana flaştan sonra, dedektörler 80 milisaniyenin üzerinde sinyal almaya devam ettiler. Araştırmacılar, muhtemelen fotonükleer reaksiyonlardan kaynaklanan nötron emisyonlarından kaynaklandığını söylüyor - gama ışınlarının havada azot ve oksijen gibi atomları kıracak kadar enerjik olduğu ve nükleer parçacıkların kaskadları üretiyor.

Yıldırım Gizemini Kaçmak

Keşif, kanıtlanması zor olan uzun süredir devam eden bir fikri destekliyor: bu güçlü radyasyon patlamaları yıldırımın ilk aşamalarından geliyor. Bir şimşek çarpmadan önce liderler buluttan ve yerden uzanır. Karşı suçlamalara sahip liderler birbirlerine doğru hareket ettiklerinde ve yaklaştıklarında, son derece güçlü bir elektrik alanı yaratabilirler - ışığın hızına yaklaşan hızlara elektron adı verilen küçük parçacıkları fırlatacak kadar güçlü.

Bu fikir yıllardır atmosfer fiziğinde yüzüyor. Ancak doğrudan onay zor oldu. Araştırmanın kıdemli yazarı Harufumi Tsuchiya, “Burada yapılan çoklu sensör gözlemler birinci sınıftır” dedi. “Bazı gizemler kalsa da, bu teknik bizi bu büyüleyici radyasyon patlamalarının mekanizmasını anlamaya yaklaştırdı.”

En önemlisi, TGF görünür yıldırımdan hemen önce - daha önce değil - gerçekleşti. Bu detay, gama-ışını patlamasının yıldırımın bir yan ürünü değil, grevden önceki milisaniyede elektrik alanının tetiklediği bir öncü olduğu fikrini desteklemektedir.

Evde aşırı fizik var

Gama-ışını böyle yanıp söner, insanları yerdeki tehdit etmez. Dünyanın kalın atmosferi bizi enerjiden koruyor. Ancak bilim insanlarına burada yeryüzünde aşırı parçacık fiziği çalışma şansı sunuyorlar.

WADA, “Yıldırımdan kaynaklanan TGF'ler gibi aşırı süreçleri inceleme yeteneği, Dünya atmosferinde meydana gelen yüksek enerjili süreçleri daha iyi anlamamızı sağlıyor” dedi.

Ve bunu yaparken, yabancı fiziğe bile işaret ediyorlar. Bazı teoriler TGF'lerin antimadde bile üretebileceğini düşündürmektedir. Diğerleri, tek bir elektronun bir parçacık ivme çığ başlatabileceği göreli geri bildirim veya termal kaçak gibi egzotik süreçlere bakar.

Japon ekibinin sensörleri doğrudan antimatter tespit edemese de, tanık oldukları patlama, liderlerin yakınsak yollarının enerjiyi o kadar sıkı bir şekilde odakladığı modelleri destekliyor ki, havanın kendisi bir tür doğal parçacık hızlandırıcı haline geliyor.

Yıldırım, yeniden düşünmek

Kamusal hayal gücünde, yıldırım zaten ağaçları bölme ve orman yangınlarını ateşleyebilen güçlü bir güçtür. Ancak bilim adamları için, bu yeni görüş daha yüce bir şey ortaya koyuyor: kuantum alemine girebilen, göreceli hızlarda hareket eden parçacıkları açığa çıkaran ve nükleer fiziğe dalgalanan reaksiyonları tetikleyen bir cıvata.

Bu keşif yeni kapılar açar - sadece fırtına bilimi için değil, yıldırım koruma sistemlerini, uydu ölçümlerini ve hatta Dünya'nın radyasyon ortamını kavramak için.