Lightning Bolts sind Antimaterie auf der ganzen Erde

Partikel spalten sich in den heißen Bauch eines Blitzes. Radioaktive Partikel zerfallen im Nachleuchten. Gammastrahlen regnen auf die Erde herab.

Teruaki Enoto, ein Physiker an der Universität Kyoto in Japan, hat in einer am 23. November veröffentlichten Arbeit zum ersten Mal bewiesen, dass Blitze als natürliche Teilchenbeschleuniger wirken. Die Ergebnisse von Enoto und seinen Mitautoren bestätigen erstmals Spekulationen über dieses Phänomen aus dem Jahr 1925. Damals schlugen Wissenschaftler vor, dass angeregte, radioaktive Partikel durch die Ausleger und Blitze eines Gewitters eindringen könnten. Diese Teilchen emittieren Energie bei präzisen Wellenlängen, die Enoto und seine Kollegen als erste erkennen. [Elektrische Erde: Atemberaubende Bilder von Blitzen]

Hier ist, was das bedeutet:

Bei Blitzschlag schießen Elektronen schreiend schnell zwischen Wolken und der Erdoberfläche (oder zwischen zwei Wolken). Aber die Teilchen reisen nicht durch den leeren Raum. Auf dem Weg stürzen sie immer wieder in atmosphärische Gasmoleküle. Alle diese Kollisionen erhitzen das Gas in einen Zustand, der Plasma genannt wird und mit Schwarzkörperstrahlung (einer Art von elektromagnetischer Strahlung, die von einigen undurchsichtigen Objekten abgegeben wird) leuchtet.

Ein Teil dieses Glimmens kann man in dem charakteristischen hellen Blitz sehen. Aber ein Teil der Emission findet bei Frequenzen statt, einschließlich Röntgen- und Gammastrahlen, weit oberhalb dessen, was das menschliche Auge erkennen kann.

Enotos Ergebnisse zeigen, dass diese Strahlen unsichtbarer Energie - insbesondere die Gammastrahlen - den Stickstoff und den Sauerstoff der Atmosphäre in der Atmosphäre anregen und Neutronen aus den Molekülen ausstoßen, auf die die Gammastrahlen treffen. Mit anderen Worten, der Prozess führt zur Kernspaltung. Jetzt werden die Dinge wirklich aufregend. Stickstoffkerne mit 14 Neutronen sind stabil. Aber nehmen Sie eines dieser Neutronen weg, und Sie haben Stickstoff-13, ein instabiles, radioaktives Isotop. Ähnlich ist Sauerstoff-16 stabil, aber -15 ... nicht so viel.

Bald zerfallen alle diese N-13- und O-15-Moleküle. Jedes instabile Isotop feuert ein zusätzliches Neutrino und Positron ab (der Antimateriepartner des Elektrons); beides sind Elementarteilchen mit exotischen Eigenschaften. Die Neutrinos strömen weg, fast unsichtbar. Aber die Positronen oder Antielektronen kollidieren mit ihren Zwillingen: Umgebungselektronen in der Atmosphäre. Und wenn sich Materie und Antimaterie treffen, vernichten sie sich in einem charakteristischen Energieblitz.

In diesem Fall ist diese Signatur ein Gammastrahl mit einer Energie von 0,511 Megaelektronenvolt. Und genau das haben Enoto und seine Kollegen bei einem Gewittersturm festgestellt: Ein Gewitter ist ein riesiger natürlicher Teilchenbeschleuniger, der durch den Himmel treibt.

Schau das Video: Wie Blitz und Donner entstehen

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