日本科学家找到证据,强大闪电会在空中触发核反应

作者 | 发布日期 2017 年 11 月 25 日 10:02 | 分类 尖端科技 , 能源科技 , 自然科学
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【Technews科技新报】做为地球上最有活力及神秘的自然现象之一,闪电形成过程还是个谜团,过去科学家知道闪电会产生伽玛射线(光的最高能量形式),并预言这些高能辐射会引起核反应,但这种现象未曾得到明确观测过。直到最近,日本京都大学团队找到了强力证据,表明闪电如果够强大,将能在空中引发光核反应,也就是核分裂。



光核反应(photonuclear reactions)是指高能光子轰击原子核后所引发的核分裂反应,过去,科学家们假设闪电的伽玛射线能引起这种反应,最近,科学家终于在日本上空找到了触发光核反应的伽马射线。日本西部沿海地区在冬天是观测雷暴天气的理想地点,自 2015 年起,日本京都大学团队在当地架设一系列小型伽马射线探测器,今年 2 月 6 日,团队从柏崎市的 4 台探测器中接收到有趣的数据。

当附近发生雷击后,探测器立即出现大量伽马射线读数,研究人员进一步分析发现 3 次不同爆发事件,每一次持续时间都比前一次更长。第一次持续时间不到一毫秒的高强度伽马射线很明显来自雷击,但第二、第三次却必须是来自光核反应。

第二次伽马射线余晖持续了数毫秒消失,研究人员说,这是闪电发出的伽马射线击中大气氮原子的中子,中子被其他粒子重新吸收所产生的伽马射线余晖。接着第三次伽马射线爆发和前一次间隔了 35 秒,持续长达 1 分钟,经过团队分析计算,这是由于不稳定的氮原子失去中子后开始衰变(原本具有 14 个中子的氮原子核是稳定的,但踢走中子后,就会变成不稳定的放射性同位素氮-13),衰变过程释放正电子,在湮灭现象中又与电子碰撞才释放出第三次伽马射线。

闪电就是天然的粒子加速器,能够以接近光速的速度抛射电子,其释放的伽马射线能产生成对电子和带正电荷的反物质“正电子”,当电子和正电子碰撞时又会发出伽马射线。而分析表明,如果闪电直接产生了一对电子和正电子,那么应该能立即检测到“湮灭现象”过程中释放的伽马射线,而不是等了 35 秒才出现,说明了第三次的伽马射线爆发最可能来自闪电引发的核反应。

但是否所有的雷暴天气都能引发光核反应,研究人员并没有结论,研究领导人日本京都大学天体物理学家 Teruaki Enoto 表示,这是一个悬而未决的问题,必须有更多统计和定量研究才能知道,但他打趣道:“反物质向来只存在于科幻小说中,谁曾想在暴雨交加的日子里,它可能就从我们的头顶上呼啸而过?”

这项研究发布在《自然》期刊。

(首图来源:pixabay

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