Japońscy naukowcy dokonali przełomowego odkrycia. Po latach udało im się odnaleźć dowód na to, że podczas burzy dochodzi do reakcji jądrowej. To, co przez dekady pozostawało jedynie hipotezą, wreszcie znalazło odzwierciedlenie w rzeczywistości.
Po raz pierwszy w historii nauki badaczom udało się wykryć, że w procesie formowania się błyskawicy w atmosferze dochodzi do reakcji jądrowej, a więc rozszczepienia jądra atomu. Tym samym naukowcy są w stanie potwierdzić hipotezę, która ujrzała światło dzienne sto lat temu.
Japoński zespół badaczy z Uniwersytetu w Kioto opublikował wyniki swoich przełomowych badań w naukowym kwartalniku "Nature".
W teorii i w praktyce
Już od dawna naukowcy podejrzewali, że wysokoenergetyczne elektrony uczestniczące w wyładowaniach atmosferycznych są w stanie emitować promieniowanie gamma, które prowadzi do reakcji jądrowych wewnątrz chmury burzowej. Przez prawie sto lat naukowcy nie mieli możliwości, by sprawdzić to w praktyce, lecz tym razem mieli wyjątkowe szczęście.
Podczas potężnej burzy w lutym tego roku japońskiemu zespołowi badawczemu z Uniwersytetu w Kioto udało się natrafić na ślad silnego promieniowania emitowanego przez przecinające niebo błyskawice. Każdemu wyładowaniu towarzyszył też krótki rozbłysk promieniowania gamma. Tym samym udało się wreszcie udowodnić to, co naukowcy przewidywali od dekad.
- Zachodząca w atmosferze reakcja fotonuklearna [jądrowa - przyp. red.] teoretycznie powinna była doprowadzić do silnego skoku promieniowania - przyznał jeden z badaczy, astrofizyk Teruaki Enoto. - Kilku grupom naszych badaczy udało się trafić na ślad tego zjawiska: wykrywalne przez naszą aparaturę neutrony i pozytony, a więc produkt tej reakcji - tłumaczył.
Jak powstaje błyskawica?
Aby zrozumieć wagę tego odkrycia, warto przypomnieć sobie, jak powstaje wyładowanie atmosferyczne. Dochodzi do tego w dwóch fazach. W fazie pierwszej silny prąd zimnego powietrza zstępującego spotyka się z wstępującym prądem ciepłego powietrza, co prowadzi do starcia się kryształków lodu z kroplami deszczu, a następnie ich silnej jonizacji.
W fazie drugiej kryształki lodu u szczytu chmury są w wyniku jonizacji naładowane dodatnio, natomiast cząsteczki wody są obdarzone ładunkiem ujemnym. Z uwagi na to, że powierzchnia Ziemi jest naładowana dodatnio wolne elektrony z cząsteczek wody "ściągane" są na ziemię - takie zjawisko nazywamy wyładowaniem atmosferycznym.
Odkrycie sprowadza się do tego, że podczas tworzenia się wyładowania elektrycznego naukowcy zarejestrowali wysoki poziom promieniowania fal gamma (0,5 megaelektronowoltów), co przypomina do złudzenia proces anihilacji [rozpadu] pozytonów - antycząstek elektronów o dodatnim ładunku - i elektronów, cząstek o ładunku ujemnym. Tym samym naukowcy trafili na ślad reakcji jądrowej, do której doszło podczas burzy.
Coś wisi w powietrzu
Zdaniem Enoto, wyniki badań jednoznacznie sugerują, że podczas burzy zachodzi do większej liczby reakcji, niż mogłoby się wydawać.
- Zazwyczaj ludziom wydaje się, że błyskawica wpływa na elektrony wewnątrz atomu - przyznał badacz. - Reakcja, na której ślad natrafiliśmy, to przykład na to, że wyładowanie atmosferyczne czasami oddziałuje również na jądro atomowe - dodał.
Badacze zapewniają, że do niedawna brakowało dowodów na poparcie tego twierdzenia, ale uspokajają, że "radioaktywne cząsteczki" w atmosferze nie stanowią zagrożenia dla zdrowia.
- Radioaktywne izotopy nie mają długiego żywota, a do tego ich zasięg jest względnie niewielki - przyznaje Enoto. - Moim zdaniem to zjawisko nie stanowi ryzyka.
Naukowcy wciąż nie są pewni, czy każda burza jest w stanie doprowadzić do reakcji jądrowej.
Obejrzyj nagranie burzy w Australii:
Autor: sj/map / Źródło: ScienceAlert, Nature; źródło zdjęcia: Flickr (CC BY 2.0)/John Fowler