La iluminación siempre ha sido una fuente de asombro y misterio para los mortales humildes. En la antigüedad, la gente lo asociaba con dioses como Zeus y Thor, los padres de los panteones griegos y nórdicos. Con el nacimiento de la ciencia y la meteorología modernas, la iluminación ya no se considera la provincia de lo divino. Sin embargo, esto no significa que la sensación de misterio que conlleva ha disminuido un poco.
Por ejemplo, los científicos han descubierto que los rayos ocurren en las atmósferas de otros planetas, como el gigante gaseoso Júpiter (¡apropiadamente!) Y el mundo infernal de Venus. Y según un estudio reciente de la Universidad de Kyoto, los rayos gamma causados por la iluminación interactúan con las moléculas de aire, produciendo regularmente radioisótopos e incluso positrones, la versión antimateria de los electrones.
El estudio, titulado "Reacciones fotonucleares activadas por la descarga del rayo", apareció recientemente en la revista científica Naturaleza. El estudio fue dirigido por Teruaki Enoto, investigador del Centro Hakubi de Investigación Avanzada de la Universidad de Kyoto, e incluyó miembros de la Universidad de Tokio, la Universidad de Hokkaido, la Universidad de Nagoya, el Centro RIKEN Nishina, el Equipo MAXI y la Energía Atómica de Japón. Agencia.
Durante algún tiempo, los físicos han sido conscientes de que las tormentas eléctricas pueden producir pequeñas ráfagas de rayos gamma de alta energía, lo que se conoce como "destellos de rayos gamma terrestres". Se cree que son el resultado de campos eléctricos estáticos que aceleran electrones, que luego son ralentizados por la atmósfera. Este fenómeno fue descubierto por primera vez por observatorios espaciales, y se han observado rayos de hasta 100,000 electrones (100 MeV).
Dados los niveles de energía involucrados, el equipo de investigación japonés buscó examinar cómo interactúan estas explosiones de rayos gamma con las moléculas de aire. Como Teruaki Enoto, de la Universidad de Kyoto, quien dirige el proyecto, explicó en un comunicado de prensa de la Universidad de Kyoto:
“Ya sabíamos que las nubes de tormenta y los rayos emiten rayos gamma, y planteamos la hipótesis de que reaccionarían de alguna manera con los núcleos de elementos ambientales en la atmósfera. En invierno, la zona costera occidental de Japón es ideal para observar poderosos rayos y tormentas eléctricas. Entonces, en 2015 comenzamos a construir una serie de pequeños detectores de rayos gamma y los colocamos en varios lugares a lo largo de la costa ”.
Lamentablemente, el equipo tuvo problemas de financiación en el camino. Como explicó Enoto, decidieron llegar al público en general y establecieron una campaña de crowdfunding para financiar su trabajo. "Establecimos una campaña de crowdfunding a través del sitio" académico ", en el que explicamos nuestro método científico y los objetivos del proyecto. Gracias al apoyo de todos, pudimos hacer mucho más que nuestro objetivo de financiación original ".
Gracias al éxito de su campaña, el equipo construyó e instaló detectores de partículas en la costa noroeste de Honshu. En febrero de 2017, instalaron cuatro detectores más en la ciudad de Kashiwazaki, que está a unos cientos de metros de la ciudad vecina de Niigata. Inmediatamente después de que se instalaron los detectores, se produjo un rayo en Niigata y el equipo pudo estudiarlo.
Lo que encontraron fue algo completamente nuevo e inesperado. Después de analizar los datos, el equipo detectó tres explosiones distintas de rayos gamma de duración variable. El primero tenía menos de un milisegundo de largo, el segundo era un resplandor de rayos gamma que tardó varios milisegundos en decaer, y el último fue una emisión prolongada que duró aproximadamente un minuto. Como explicó Enoto:
“Podríamos decir que la primera explosión fue del rayo. A través de nuestro análisis y cálculos, finalmente determinamos los orígenes de la segunda y tercera emisión también ".
Determinaron que el segundo resplandor posterior era causado por el rayo que reaccionaba con el nitrógeno en la atmósfera. Esencialmente, los rayos gamma son capaces de causar que las moléculas de nitrógeno pierdan un neutrón, y fue la reabsorción de estos neutrones por otras partículas atmosféricas lo que produjo el resplandor de los rayos gamma. La emisión final prolongada fue el resultado de la descomposición de átomos de nitrógeno inestables.
Fue aquí donde las cosas realmente se pusieron interesantes. Cuando el nitrógeno inestable se descompuso, liberó positrones que luego colisionaron con electrones, causando aniquilaciones de materia-antimateria que liberaron más rayos gamma. Como explicó Enoto, esto demostró, por primera vez, que la antimateria es algo que puede ocurrir en la naturaleza debido a mecanismos comunes.
"Tenemos la idea de que la antimateria es algo que solo existe en la ciencia ficción", dijo. “¿Quién sabía que podría estar pasando por encima de nuestras cabezas en un día tormentoso? Y sabemos todo esto gracias a nuestros seguidores que se unieron a nosotros a través de "académicos". Estamos realmente agradecidos a todos ".
Si estos resultados son correctos, entonces la antimateria no es la sustancia extremadamente rara que tendemos a pensar que es. Además, el estudio podría presentar nuevas oportunidades para la física de alta energía y la investigación de antimateria. Toda esta investigación también podría conducir al desarrollo de técnicas nuevas o refinadas para crearlo.
Mirando hacia el futuro, Enoto y su equipo esperan llevar a cabo más investigaciones utilizando los diez detectores que todavía tienen operando a lo largo de la costa de Japón. También esperan continuar involucrando al público con su investigación, un proceso que va mucho más allá del crowdfunding e incluye los esfuerzos de los científicos ciudadanos para ayudar a procesar e interpretar los datos.
