W czasie burzy dochodzi do reakcji fotojądrowych

Kilkanaście lat temu Leonid Babich z Rosyjskiego Federalnego Centrum Atomowego w Sarowie wysnuł hipotezę, że w atmosferze zachodzą reakcje fotojądrowe. Teraz japońscy naukowcy z Uniwersytetu w Kyoto potwierdzili to w swoich eksperymentach.

Astrofizycy zainstalowali w pobliżu elektrowni atomowej Kashiwazaki-Kariwa sieć wykrywaczy promieni gamma. Podczas burzy czujniki zarejestrowały niezwykłe zjawisko. Najpierw pojawiła się podwójna błyskawica, która zapoczątkowała trwający milisekundę rozbłysk gamma o energii dochodzącej do 10 MeV, a mniej niż pół sekundy później pojawiła się poświata.

Po niej czujniki zarejestrowały trwający około minuty sygnał promieniowania gamma o energii 511 keV. To oznacza, że dochodzi do anihilacji pozytonów (antyelektronów) uderzających w elektrony. Tak więc mówimy tutaj o reakcji fotojądrowej, o której donosił Leonid Babich. Podczas wyładowań atmosferycznych, błyskawice mogą przyspieszyć elektrony do niemal prędkości światła, co skutkuje emisją promieniowania gamma.

Babich zaproponował hipotezę, zgodnie z którą gdy promieniowanie gamma uderzy w jądro atomu azotu, może to doprowadzić do wybicia z niego neutronu. Jeśli tak się stanie, to większość neutronów zostaje wchłonięta przez inne jądro azotu i wprawiona w drgania. Gdy jądro powraca do pierwotnego stanu, dochodzi do kolejnej emisji promieniowania gamma i powstania obserwowanej przez Japończyków poświaty.

Jądro azotu, które straciło jeden z neutronów staje się niestabilne i po ok. minucie rozpada się, a w wyniku tego powstaje pozyton. Z kolei on zderza się z elektronem i dochodzi do ich anihilacji, w w wyniku której powstają dwa fotony o energii 511 keV.

Japończycy potwierdzili hipotezę rosyjskiego naukowca. Fot. Pexels.

Co niezwykłe, naukowcom udało się wykryć ostatni sygnał tylko dlatego, że piorun uderzył blisko postawionych przez nich czujników i wytworzył nisko nad ziemią radioaktywną chmurę. Dlatego to zjawisko jest tak trudno wykryć.

Babich zasugerował, że nie wszystkie neutrony wybite przez promienie gamma z atomów azotu zostają zaabsorbowane. Wiele z nich powoduje transmutację innych atomów azotu w atomy węgla-14. Ten radioaktywny izotop może później zostać wchłonięty przez organizmy żywe.

Chociaż świat naukowy uważa, że głównym źródłem radioaktywnego węgla jest promieniowanie kosmiczne, to jednak teraz mamy coraz więcej dowodów na to, że może powstawać z pomocą błyskawic. Nie wiadomo jednak, jak wiele C-14 powstaje w ten sposób.

Jest to wielki problem, gdyż na świecie powszechnie wykorzystuje się metodę datowania radiowęglowego, aby precyzyjnie określić wiek najróżniejszych rzeczy. Jeśli C-14 może powstawać z błyskawicami, to skuteczność tej metody może stać się wątpliwa.

Pomimo ciekawych badań, zebranych danych i wyciągniętych wniosków przez Japończyków, nie rozwiązują one wszystkich zagadek związanych z obecnością pozytonów w atmosferze. Potrzebne są badania zakrojone na większą skalę.

Źródło: / Fot. Pexels/Twitter