A iluminação sempre foi uma fonte de reverência e mistério para nós, humildes mortais. Nos tempos antigos, as pessoas o associavam a deuses como Zeus e Thor, os pais dos panteões gregos e nórdicos. Com o nascimento da ciência e da meteorologia modernas, a iluminação não é mais considerada a província do divino. No entanto, isso não significa que o senso de mistério que carrega diminuiu um pouco.
Por exemplo, os cientistas descobriram que os raios ocorrem na atmosfera de outros planetas, como o gigante gasoso Júpiter (apropriadamente!) E o mundo infernal de Vênus. E, de acordo com um estudo recente da Universidade de Kyoto, os raios gama causados pela iluminação interagem com as moléculas de ar, produzindo regularmente radioisótopos e até pósitrons - a versão antimatéria dos elétrons.
O estudo, intitulado "Reações fotonucleares desencadeadas por descargas elétricas", apareceu recentemente na revista científica Natureza. O estudo foi liderado por Teruaki Enoto, pesquisador do Centro Hakubi de Pesquisa Avançada da Universidade de Kyoto, e incluiu membros da Universidade de Tóquio, Universidade de Hokkaido, Universidade de Nagoya, Centro RIKEN Nishina, Equipe MAXI e Energia Atômica do Japão. Agência.
Por algum tempo, os físicos estão cientes de que pequenas rajadas de raios gama de alta energia podem ser produzidas por tempestades com raios - o que é conhecido como "flash de raios gama terrestres". Acredita-se que eles sejam o resultado de campos elétricos estáticos acelerando elétrons, que são retardados pela atmosfera. Esse fenômeno foi descoberto pela primeira vez por observatórios espaciais, e raios de até 100.000 elétron-volts (100 MeV) foram observados.
Dados os níveis de energia envolvidos, a equipe de pesquisa japonesa procurou examinar como essas explosões de raios gama interagem com as moléculas de ar. Como Teruaki Enoto, da Universidade de Kyoto, que lidera o projeto, explicou em um comunicado de imprensa da Universidade de Kyoto:
“Nós já sabíamos que nuvens de trovoada e raios emitem raios gama e hipotetizamos que eles reagiriam de alguma forma com os núcleos de elementos ambientais na atmosfera. No inverno, a área costeira ocidental do Japão é ideal para observar fortes raios e trovoadas. Então, em 2015, começamos a construir uma série de pequenos detectores de raios gama e os colocamos em vários locais ao longo da costa. ”
Infelizmente, a equipe teve problemas de financiamento ao longo do caminho. Como Enoto explicou, eles decidiram entrar em contato com o público em geral e estabeleceram uma campanha de financiamento coletivo para financiar seu trabalho. "Criamos uma campanha de financiamento coletivo através do site do 'acadêmico'", disse ele, "no qual explicamos nosso método científico e objetivos para o projeto. Graças ao apoio de todos, conseguimos fazer muito mais do que nossa meta de financiamento original. "
Graças ao sucesso de sua campanha, a equipe construiu e instalou detectores de partículas na costa noroeste de Honshu. Em fevereiro de 2017, eles instalaram mais quatro detectores na cidade de Kashiwazaki, a algumas centenas de metros da cidade vizinha de Niigata. Imediatamente após a instalação dos detectores, ocorreu um relâmpago em Niigata, e a equipe pôde estudá-lo.
O que eles encontraram foi algo totalmente novo e inesperado. Após analisar os dados, a equipe detectou três explosões distintas de raios gama com duração variável. O primeiro teve menos de um milésimo de segundo de duração, o segundo foi o pós-raio gama, que levou vários milissegundos para decair, e o último foi uma emissão prolongada, com duração de cerca de um minuto. Como Enoto explicou:
“Podemos dizer que a primeira explosão foi do raio. Através de nossas análises e cálculos, finalmente determinamos as origens da segunda e terceira emissões. ”
Eles determinaram que o segundo brilho posterior foi causado pelo raio reagindo com nitrogênio na atmosfera. Essencialmente, os raios gama são capazes de fazer com que as moléculas de nitrogênio percam um nêutron, e foi a reabsorção desses nêutrons por outras partículas atmosféricas que produziram o pós-brilho dos raios gama. A emissão final prolongada foi o resultado da decomposição de átomos de nitrogênio instáveis.
Foi aqui que as coisas realmente ficaram interessantes. À medida que o nitrogênio instável se decompunha, ele liberava pósitrons que então colidiam com elétrons, causando aniquilações matéria-antimatéria que liberavam mais raios gama. Como Enoto explicou, isso demonstrou, pela primeira vez que a antimatéria é algo que pode ocorrer na natureza devido a mecanismos comuns.
"Temos a ideia de que a antimatéria é algo que só existe na ficção científica", disse ele. “Quem sabia que poderia estar passando bem acima de nossas cabeças em um dia tempestuoso? E sabemos tudo isso graças aos nossos apoiadores que se juntaram a nós através do 'acadêmico'. Somos verdadeiramente gratos a todos. ”
Se esses resultados são realmente corretos, a antimatéria não é a substância extremamente rara que costumamos pensar que é. Além disso, o estudo pode apresentar novas oportunidades para pesquisas em física de alta energia e antimatéria. Toda essa pesquisa também pode levar ao desenvolvimento de técnicas novas ou refinadas para criá-la.
Olhando para o futuro, Enoto e sua equipe esperam realizar mais pesquisas usando os dez detectores que ainda operam na costa do Japão. Eles também esperam continuar envolvendo o público com suas pesquisas, um processo que vai muito além do financiamento coletivo e inclui os esforços de cientistas cidadãos para ajudar a processar e interpretar dados.
