Грозы ускоряют элементарные частицы

Японские ученые представили доказательства того, что грозы работают гигантскими ускорителями элементарных частиц. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение доступно на сайте Physical Review Focus. В рамках исследования ученые разместили специальные датчики на высоте 2770 метров над уровнем моря на территории обсерватории Нокинура. Грозы в этом регионе являются достаточно частым явлением.

В результате 20 сентября 2008 года ученым удалось зарегистрировать гамма-излучение грозы, энергия некоторых фотонов которого достигала 20 мегаэлектронвольт. Вспышка излучения продолжалась примерно 90 секунд, а ее источник располагался на высоте примерно 90 метров над детекторами. Подобная близость позволила исследователям изучить вспышку в деталях. В частности, ученые установили, что облако, которое испускало гамма-лучи, было не более 200 метров длиной.

По словам исследователей, новые результаты хорошо согласуются с существующей теорией формирования подобного излучения. Считается, что внутри облаков электроны ускоряются лавинообразно: разогнанные частицы создают электромагнитное поле, которое, в свою очередь "выбивает" электроны из молекул газов, составляющих воздух (при этом процессе и выделяются гамма-лучи). Предполагается, что в качестве первых быстрых электронов выступают высокоэнергетические частицы, пришедшие из космоса.

До настоящего времени исследователи считали, что подобным образом можно объяснить только короткие (от нескольких миллисекунд до нескольких секунд) гамма-вспышки. Новые результаты, однако, указывают, что и длинные вспышки укладываются в предложенную теорию. Многие физики полагают, что дальнейшие наблюдения позволят связать быстрые электроны с появлением молний. В настоящее время связь между гамма-вспышками и молниями не совсем ясна. Например, наблюдавшаяся вспышка не сопровождалась разрядом.