Hunter

Antianyagot termelnek a földi viharok

A Föld körül keringő Fermi Gammasugár-Űrtávcsővel dolgozó csillagászok egy eddig ismeretlen jelenséget észleltek, a földi viharok bizonyos körülmények között antianyag sugarakat lövellnek a légkörön kívülre.

A csillagászok szerint az antianyag részecskék földi gammasugár villanásokban, angol rövidítésével élve, TGF-ekben keletkeztek. A rövid kitörések a viharok belsejében kialakuló villámlásokhoz kapcsolhatók. "Ezek a jelek az első bizonyítékok, hogy a zivatarok antianyag részecske sugarakat hoznak létre" - olvasható a tanulmányt vezető Michael Briggs, a Fermi gammasugár kitöréseket figyelő csapata kutatójának állásfoglalásában. "Úgy vélem, jó ideje ez az egyik legizgalmasabb földtudományi felfedezés" - tette hozzá Steven Cummer, a Duke Egyetem szakértője.


Bár az űrtávcsövet a világegyetem nagy energiájú eseményeinek észlelésére tervezték, értékes betekintésekkel szolgál a bolygónkhoz kapcsolódó TGF jelenségbe is. A műhold 2008-as fellövése óta 130 TGF-et azonosított. "A Fermi küldetés alig három év alatt elképesztő eredményeket ért el az univerzum felderítésében, most azonban az is kiderült, hogy az otthonunkhoz egészen közeli rejtélyeket is képes felfedezni" - nyilatkozott Ilana Harrus, a NASA Fermi programjának tudósa.

Az űrtávcső egy 2009. december 14-én keletkezett TGF alkalmával egész nagy távolságból észlelte a gammavillanást. A Fermi Egyiptom fölött helyezkedett el, a vihar délre, körülbelül 4500 kilométerre Zambiában tombolt. A távoli vihar a Fermi horizontja alatt helyezkedett el, ezért az ott keletkezett gammasugarakat nem észlelhette az űreszköz. Bár a Fermi magát a vihart nem látta, mégis mágneses kapcsolatban volt vele. A TGF nagy sebességű elektronokat és pozitronokat hozott létre, amik végig száguldottak a Föld mágneses erővonalai mentén, eltalálva az űrtávcsövet. A sugár áthaladva a Fermin eljutott egy úgynevezett tükörpontig, ahol a mozgása megfordult és 23 milliszekundum múlva másodszor is becsapódott az űreszközbe. A sugár pozitronjai mindkét alkalommal összeütköztek az űrtávcső elektronjaival. A részecskék kioltották egymást gammasugarakat bocsátva ki, amit a Fermi GBM (Gamma-kitörés Figyelő) műszere észlelt.

A viharok legfelső rétegeiben erőteljes elektromos mezők rejtőznek. A tudósok szerint megfelelő körülmények között a mezők elég erőssé válnak, hogy egy felfelé irányuló elektronlavinát indítsanak el. A közel fénysebességet elérő nagy energiájú elektronok a levegő molekuláival összeütközve gammasugarakat bocsátanak ki. Normál esetben ezeket a gammasugarakat észlelik TGF-ként, az elektronlavina azonban akkora energiájú gammarészecskéket is termelt, hogy azok energiája részecskepárokká, elektronokká és pozitronokká alakult, ezek a részecskék érték el a Fermit.


A párképződés feltétele az 1.02 MeV vagy afeletti energiájú gammarészecske. A jelenség a gamma spektroszkópiában régen ismert, a "semmiből keletkező" részecskék létrejönnek ott, ahol a detektorba nagy energiájú, kemény gammasugár érkezik. Eddig a párképződést akkor észlelték, amikor a detektor anyaga nyelte el kemény gamma részecskét, a Fermi esetében azonban a levegőben levő részecskékkel ütközve alakul a tömeggel nem rendelkező gamma-foton tömeggel rendelkező elektron-pozitron párrá. A mostani felfedezés újdonsága, hogy a pozitron nem semmisül meg azonnal a légkör anyagába ütközve, hanem először még "tesz egy kört" a mágneses erővonal mentén. A végén persze így is egy detektorban végzi, de elvileg össze is lehetne gyűjteni a pozitronokat egy elektromágneses csapdában, bár ez egyáltalán nem nevezhető gazdaságosnak.

A pozitronok észlelése azt bizonyítja, hogy sok nagy energiájú részecske lökődik ki a légkörből. A tudósok úgy vélik, az összes TGF elektron-pozitron sugarakat bocsát ki, sőt ugyanez a folyamat más bolygókon, például a Jupiteren és a Szaturnuszon is létezik, azonban a gázóriások esetében ezek a viharok általában a légkör mélyebb rétegeiben alakulnak ki, ezért az antianyag sugarak nem képesek kilépni az űrbe. A felfedezésről készült tanulmányt a Geophysical Research Letters elfogadta publikációra.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • johnsmitheger #49
    Egyetértek agy témában, hiszen inkább túlélésre van optimalizálva, nem pedig gondolkodásra. Az nem üzemszerű használat .)

    Néha viharban én is érzem az annihilációt a bőrömön: rohattul pezseg
  • Irasidus #48
    Az angolul nem tudók kedvéért:

    Az antirészecskék keletkezés után pillanatokon belül találkozik egy normál részecskével, kölcsönösen megsemmisítik egymást - és gamma sugárzás formájában kisugárzódnak. Ezek a gamma-fotonok beleütköznek a Fermi detektorába, ami a mérési technológia miatt ismét pozitron elektron párokat kelt a műszerben (lehet másképp is detektálni, de az építők-e megoldás mellet döntöttek), viszont ezek a "pozitronok nem ugyanazok azok a pozitronok". Valószínűleg ez az ami az angol cikk szerzőjét összezavarta.

    Rossz volt az angol cikk, de elég lenne végig gondolni, hogy eljuthatna-e egy pozitron a légkörön át a detektorig? (Még az űrön át sem tudna nagy távolságot megtenni, mivel az űrben sincs valódi vákuum, hanem egy híg plazma, hát még egy viharban...)
  • Irasidus #47
    Igaz. Köszönöm.
  • Irasidus #46
    Ezt olvasom. Működési elve:

    1. A gamma ray enters the LAT. It first passes through the Anticoincidence Detector without producing a signal.
    2. The gamma ray interacts in one of 16 thin tungsten sheets. This interaction converts the gamma ray into an electron and a positron via pair production (governed by Einstein’s equation E=mc2).
    3 The Tracker uses silicon strips to measure the paths of the electron and positron, allowing the LAT to determine the arrival direction of the gamma ray.
    4. The electron and positron enter the Calorimeter, which measures the energies of the particles, and therefore the energy of the original gamma ray.

  • philcsy #45
    "When a piece of antimatter strikes the observatory and collides with "normal" matter, both particles immediately annihilate and are transformed into gamma rays" Ez is azt jelenti hogy a műholdon belül történik az annihiláció. Jól fordították.
  • philcsy #44
    "Egyébként jól írtam, nukleon és elektronok keverékéből áll, nem atomokból áll a plazma."

    Nem mondtam hogy atomokból áll, azt mondtam hogy a szövegedben cseréld ki a nukleonokat atomokra.
    "elektronjait elvesztett nukleonok + elektronok keveréke" ehelyett "elektronjait elvesztett atomok + elektronok keveréke" ez a helyes

    Ha az atomokról leszedsz valamennyi elektront akkor ionok keletkeznek. Az ion csak a hidrogén esetében lesz nukleon.
  • philcsy #43
    Te melyik cikket olvasod?
    "A TGF nagy sebességű elektronokat és pozitronokat hozott létre, amik végig száguldottak a Föld mágneses erővonalai mentén, eltalálva az űrtávcsövet. A sugár áthaladva a Fermin eljutott egy úgynevezett tükörpontig, ahol a mozgása megfordult és 23 milliszekundum múlva másodszor is becsapódott az űreszközbe. A sugár pozitronjai mindkét alkalommal összeütköztek az űrtávcső elektronjaival."
    :)
  • Irasidus #42
    Azt mondja hogy:

    "Fermi is designed to monitor gamma rays, the highest-energy form of light. When a piece of antimatter strikes the observatory and collides with "normal" matter, both particles immediately annihilate and are transformed into gamma rays — which Fermi can detect. In the new study, Fermi's Gamma-ray Burst Monitor (GBM) instrument picked up gamma rays with energies of 511,000 electron volts, researchers said — a telltale sign that an electron has met its antimatter counterpart, a positron. The gamma-ray detector spotted the antimatter signals while searching for at terrestrial flashes of gamma rays. To date, scientists have identified 130 gamma-ray flashes from Earth since Fermi's launch in 2008, and four of them clearly show antimatter signatures, researchers said."
  • Irasidus #41
    Rossz a fordítás.
  • Irasidus #40
    Rosszul értelmezed a cikket, nem a detektorban keletkezik gamma-foton, oda beérkezik és így detektálják, mint szemedbe a fény... Egyébként jól írtam, nukleon és elektronok keverékéből áll, nem atomokból áll a plazma.

    "A fizikában és a kémiában a plazma ionizált gázt jelent, illetve a negyedik halmazállapotot a szilárd, a folyékony és a gáznemű mellett. Az ionizált itt azt jelenti, hogy az anyagot alkotó atomokról egy vagy több elektron leszakad, és így a plazma ionok és szabad elektronok keveréke lesz. Mivel az elektronok már nem lesznek az atomokhoz kötve, hanem a plazmában szabadon mozoghatnak, a plazma elektromosan vezetővé válik és az elektromágneses mezőkkel kölcsönhatásba lép."