光核反應（photonuclear reactions）是指高能光子轟擊原子核後所引發的核分裂反應，過去，科學家們假設閃電的伽瑪射線能引起這種反應，最近，科學家終於在日本上空找到了觸發光核反應的伽馬射線。日本西部沿海地區在冬天是觀測雷暴天氣的理想地點，自 2015 年起，日本京都大學團隊在當地架設一系列小型伽馬射線探測器，今年 2 月 6 日，團隊從柏崎市的 4 台探測器中接收到有趣的數據。
當附近發生雷擊後，探測器立即出現大量伽馬射線讀數，研究人員進一步分析發現 3 次不同爆發事件，每一次持續時間都比前一次更長。第一次持續時間不到一毫秒的高強度伽馬射線很明顯來自雷擊，但第二、第三次卻必須是來自光核反應。
第二次伽馬射線餘暉持續了數毫秒消失，研究人員說，這是閃電發出的伽馬射線擊中大氣氮原子的中子，中子被其他粒子重新吸收所產生的伽馬射線餘暉。接著第三次伽馬射線爆發和前一次間隔了 35 秒，持續長達 1 分鐘，經過團隊分析計算，這是由於不穩定的氮原子失去中子後開始衰變（原本具有 14 個中子的氮原子核是穩定的，但踢走中子後，就會變成不穩定的放射性同位素氮-13），衰變過程釋放正電子，在湮滅現象中又與電子碰撞才釋放出第三次伽馬射線。
閃電就是天然的粒子加速器，能夠以接近光速的速度拋射電子，其釋放的伽馬射線能產生成對電子和帶正電荷的反物質「正電子」，當電子和正電子碰撞時又會發出伽馬射線。而分析表明，如果閃電直接產生了一對電子和正電子，那麼應該能立即檢測到「湮滅現象」過程中釋放的伽馬射線，而不是等了 35 秒才出現，說明了第三次的伽馬射線爆發最可能來自閃電引發的核反應。
但是否所有的雷暴天氣都能引發光核反應，研究人員並沒有結論，研究領導人日本京都大學天體物理學家 Teruaki Enoto 表示，這是一個懸而未決的問題，必須有更多統計和定量研究才能知道，但他打趣道：「反物質向來只存在於科幻小說中，誰曾想在暴雨交加的日子裡，它可能就從我們的頭頂上呼嘯而過？」
這項研究發表在《自然》期刊。
from T客邦 http://ift.tt/2zKrgNE
沒有留言:
張貼留言