Гигантские природные ускорители частиц

Исследователи молний из Университета Бата обнаружили, что во время грозы, на высоте в 40 километров над поверхностью Земли могут образоваться гигантские природные ускорители частиц.

14 апреля, д-р Мартин Фалкруг представил свою новую работу на РАН Национальной астрономической встрече в Глазго.

Когда особенно интенсивно грозовые разряды во время грозы совпадают с высокой энергией частиц, поступающих из космоса (космические лучи), природа дает условия для формирования гигантского ускорителя частиц над грозовыми тучами.

Космические лучи "выдирают" электроны из молекул воздуха, и эти электроны ускоряются вверх под действием электрического поля в разряде молнии. Свободные электроны и электрическое поле молнии составляют естественный ускоритель элементарных частиц.

Ускоренные электроны затем превращаются в узкий пучок частиц, которые могут распространяться от самого низкого уровня атмосферы (тропосферы) до средней атмосферы и в околоземном пространстве, где они могут в конечном итоге создать проблемы для орбитальных спутников. Мощность электронного пучка может быть настолько большой, как и мощность небольшой атомной электростанции.

Трюк для определения высоты одного из природных ускорителях частиц объясняется использованием радио-волн, излучаемых частицы света, поясняет д-р Фалкруг.

Эти радиоволны были предсказаны его коллегой д-ром Робертом Руссель-Дюпре с использованием компьютерного моделирования в Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Группа европейских ученых из Дании, Франции, Испании и Великобритании помогли обнаружить интенсивные разряды молнии на юге Франции, которые создали ускоритель элементарных частиц. Они контролировали площадь выше грозы системой видеонаблюдения и сообщили о грозовых разрядах, которые были достаточно сильны, чтобы производить переходное свечение выше грозы, известное как спрайты. Небольшая часть этих спрайтов совпадала с пучками частиц.


В ближайшие несколько лет планируется пять различных космических миссий (спутники Таранис, ASIM, Чибис, Ибуки и FireFly), что смогут измерить энергичные пучки частиц напрямую.

Д-р Фалкруг комментирует: "Это интригующе, что природа создает ускорители частиц всего в нескольких милях над нашими головами. После этих новых миссий мы должны получить гораздо более полное представление о том, как они фактически работают. Они обеспечивают увлекательный пример взаимодействия между Землей и широкой Вселенной".