Nagyon sok mindent nem értünk a villámokkal kapcsolatban. Nem vagyunk biztosak abban, hogy képes volt-e életet létrehozni a primitív Földön, vagy miért alakul ki vulkánkitörések idején.
Tudjuk azonban, hogy rendkívüli energiával rendelkezik, és egy új tanulmány megerősítette, hogy elég erős ahhoz, hogy olykor nukleáris reakciókat hozzon létre az égen.
"A villámok és a viharfelhők természetes részecskegyorsítók," - foglalta össze a csapat a feltételezést a Nature című tudományos folyóiratban megjelent tanulmányban. Eddig ismert volt, hogy a villámlás során "elszabadult elektronok lavinája" indul meg, de most úgy tűnik, olyan dolgokhoz is köze lehet, mint az antianyag részecskék. (1)
Nukleáris reakciókat nem könnyű létrehozni. Általában azon pillanatként határozzák meg, amikor két atommag vagy egy atommag és egy szubatomi részecske összeütközik, és ennek eredményeképpen különböző atomi termékek jönnek létre. Ezekhez a reakciókhoz sok energiára van szükség, vegyük például a kozmikus sugarak kölcsönhatását bolygónk légkörével.
Egy átlagos villámcsapás nagyjából egymillió joule energia átadását vagy átvételét jelenti, és régóta gyanítják, hogy a legerősebb villámok elégségesek lehetnek akár a nukleáris reakciók létrehozásához is. Az elmélet szerint az elektronjaik időnként gamma-sugarakat állíthatnak elő, amelyek elég erősek ahhoz, hogy feltörjék a körülöttük repkedő atommagokat.
Ez a fajta reakció neutrínók, neutronok, sőt antianyag létrejöttét eredményezheti nagyon rövid pillanatokra. Ezeket a jeleket obszervatóriumok és detektorok észlelik az egész bolygón majdnem négy évtizede, de eddig nehéz volt meggyőződni arról, hogy a villámcsapások okozzák-e a jelenséget.
Annak érdekében, hogy ez a rejtély egyszer és mindenkorra megoldódjon, japán asztrofizikusok egy csoportja a Kyoto Egyetem vezetésével úgy döntött, hogy műszerüket a Niigata-i atomerőműbe épített sugárzási érzékelőkhöz csatlakoztatják. Azt remélték, hogy közvetlen kapcsolatot találnak a villámcsapások okozta nukleáris reakciókkal, és nem csalódtak.
Ez év februárjában egy erős vihar tombolt a Japán-tengeren a part közelében. Az asztrofizikusok nem csak a nagy villámcsapásoknak megfelelő gamma-sugárzást rögzítették, hanem röviddel ezután nagyon különleges energiajeleket is észleltek.
Ezek a jelek csak egy nagyon konkrét helyzetben fordulnak elő. Instabil szén, nitrogén és oxigén izotópok esetén, melyeket a gamma-sugár kölcsönhatások hoznak létre. Ezután természetes módon bocsátanak ki neutronokat, neutrínókat és antianyag pozitronokat. Ez az antianyag gyorsan és robbanásszerűen megsemmisül, amikor kapcsolatba lép az elektronokkal.
Ez a tanulmány az első egyértelmű bizonyíték arra vonatkozóan, hogy a villám nukleáris reakciókat képes létrehozni a légkörben. Talán még fontosabb - a kozmikus sugár kölcsönhatások és a csillagok szívében lezajló nukleáris reakciók után -, hogy ma már ismert, hogy ez a harmadik természetes folyamat, ami ezekben a reakciókban végbemegy. (2)
(1) - https://www.nature.com/articles/nature24630
(2) - http://www.iflscience.com/physics/lightning-creating-antimatter-atmosphere/