Текст уведомления здесь

Молнии запускают ядерные реакции и создают антиматерию

Японские исследователи из Киотского университета сделали открытие, показавшее, что разряд молний во время грозы сопровождается началом ядерной реакции, в ходе которой стабильные атомы азота и кислорода превращаются в нестабильные и создают антиматерию.
Добавить в закладки
Комментарии

Молнии представляют собой природное явление в виде электрического разряда в атмосфере, сопровождающееся вспышкой света и громом. Первым природу молний описал еще в середине XVIII века один из основателей США Бенджамин Франклин. Сегодня известно, что молнии бывают не только на Земле, но и на других планетах Солнечной системы.

Предположения о том, что разряды молний могут быть связаны с ядерными реакциями в атмосфере, возникали у ученых почти 100 лет назад, но только с помощью новейших современных технических средств удалось зафиксировать и описать это явление достоверно.

Эти исследования стартовали в 80-х годах прошлого века, когда было обнаружено, что разряды молний во время грозы сопровождались рентгеновским излучением. Зимой 2017 года, в период интенсивных гроз в Японии, японские ученые с помощью четырех детекторов, установленных в районе города Касивадзаки, зафиксировали во время разрядов молний повышение радиационного фона в атмосфере. Вызвано это было порожденным молниями сильным гамма-излучением.

Когда ученые проанализировали данные детекторов, то выяснилось, что всплески гамма-излучения были трех различных видов и разнесены во времени. Первый всплеск был продолжительностью менее одной миллисекунды, второй — послесвечение гамма-лучей, длившееся несколько десятков миллисекунд. И самый последний всплеск был наиболее длительным: излучение продолжалось около минуты.

Эти зафиксированные излучения позволили ученым впервые описать полную картину того, что происходило во время молний в атмосфере на атомном уровне. Первый всплеск излучения произошел непосредственно от удара молнии, и затем началась ядерная цепная реакция. Порожденные разрядом молнии гамма-лучи имели достаточно энергии, чтобы буквально «выбить» нейтроны из ядер содержащихся в атмосфере стабильных атомов кислорода-15 и азота -14.

В результате кислород и азот, потерявшие нейтроны, превратились в нестабильные атомы углерода-13 и азота-15. Этот процесс сопровождается появлением позитронов. Позитрон — это античастица, двойник электрона, только с другим, положительным зарядом. Сталкиваясь со своими двойниками, электронами, позитроны образуют антивещество (или антиматерию), что и сопровождается гамма-излучением.

«Принято считать, что антиматерия — это то, что существует только в научной фантастике. Кто мог предположить, что она может создаваться прямо над нашими головами в грозовой день?» — пишут авторы работы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Ранее сибирские физики объяснили механизм изменения внутренней структуры протона.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Физики предложили новый метод изучения быстропротекающих процессов

Международная команда ученых с участием аспирантки физфака МГУ разработала новый метод для исследования быстропротекающих процессов без разрушения образцов. Созданный для этого интерферометр был успешно испытан в лаборатории.
Добавить в закладки
Комментарии

Одной из важных характеристик вещества, его состава и структуры является скорость его отклика на действие внешнего электромагнитного поля. Обычно это время исчисляется фемтосекундами и для его измерения используют лазеры, способные генерировать такие сверхкороткие импульсы. Эти лазеры сложны и дороги, к тому же они работают с высокой мощностью и часто ведут к повреждению исследуемых образцов.

Данных недостатков лишена новая оптическая система, предложенная аспиранткой физфака МГУ Елизаветой Мелик-Гайказян и ее коллегами из сингапурского Института хранения данных. Устройство использует квантово спутанные фотоны, возникающие в нелинейном кристалле под действием лазерного излучения. Частицы разделяются и направляются в разные плечи интерферометра, и одна из них проходит через образец, после чего взаимодействует со второй, на пути которой не было препятствий.

Изменения интерференционной картины на детекторах позволяют оценить характер взаимодействий в исследуемом веществе — например, точно заметить время перехода атомов из возбужденного в невозбужденное состояние. Авторы продемонстрировали работоспособность нового метода, собрав прототип такого интерферометра в лаборатории и успешно испытав его на матрице диэлектрических наночастиц и на кристалле Nd: YAG (алюмо-иттриевый гранат с неодимом).

«Благодаря нашей разработке мы можем без фемтосекундного лазера измерять фемтосекундные времена», — резюмирует Елизавета Мелик-Гайказян. [ ... ]

Читать полностью

Биологи показали опасность исчезновения торфяных болот

Зарастание торфяников лесом снижает их способность связывать углерод и способствует потеплению климата. К такому выводу пришли российские и британские ученые.
Добавить в закладки
Комментарии

Торфяники покрывают лишь около 3% земной поверхности, однако слежавшиеся остатки растений содержат огромное количество связанного углерода — его объем оценивается в половину находящегося в атмосфере в виде углекислого газа. Поэтому торфяники оказывают заметное влияние на климат всей планеты, поглощая и выделяя углерод в виде метана и углекислого газа.

На протяжении последних 12 тысяч лет торфяники способствуют снижению температуры, запасая углерод и выводя углекислый газ из атмосферы. Однако постепенно они засыпаются людьми и зарастают лесом, и гидробиолог из МГУ Юрий Мазей вместе с коллегами из других вузов России и Великобритании выяснил, как влияет этот процесс на климат.

«Мы выделили резко меняющиеся при переходе от открытых к залесенным участкам ландшафта типы экосистем с их специфическими свойствами: составом и структурой макро- и микробиоты, физическими и химическими характеристиками», — сказал Юрий Мазей.

Кроме того, биологи изучили стратиграфические колонки — последовательно отложенные слои торфа — в открытой и заросшей лесом частях нескольких западносибирских торфяников, а также на границе между ними. Это подтвердило, что на протяжении последнего времени торфяники зарастают, говорится в пресс-релизе Российского научного фонда (РНФ), который поддержал работу исследователей. [ ... ]

Читать полностью

На Солнце появился протуберанец в полмиллиона километров

Один из самых больших за последние годы протуберанцев — размером почти в полмиллиона километров — образовался на Солнце 23 ноября. Он располагается почти по центру солнечного диска, сообщают российские астрономы.
Добавить в закладки
Комментарии

Протуберанцы — это огромные фонтаны раскаленного газа, которые магнитное поле звезды удерживает над ее поверхностью. Их можно увидеть с Земли, но для наблюдения потребуется астрономический фильтр.

Протуберанец «живет» довольно долго: на первом этапе холодное плотное вещество постепенно накапливается в короне Солнца. Когда оно достигает определенной массы, то выходит из равновесия и выбрасывается в окружающее пространство и в финале своей «жизни» улетает от Солнца.

Вещество протуберанца — это в основном «холодный» водород с температурой менее 10 тысяч градусов Цельсия. Окружающая среда при этом почти в 100 раз горячее — около 1 млн градусов. Именно поэтому протуберанец при взгляде сверху выглядит как темный объект, яркость которого существенно меньше, чем яркость окружающего газа.

Как такой холодный объект может существовать неделями в горячей солнечной короне и не нагреваться, для ученых до сих пор остается загадкой, решению которой посвящено много исследований. [ ... ]

Читать полностью