Молния — единственный видимый продукт интенсивной электрической активности, которая происходит в грозовых облаках. Но учёные неожиданно нашли там кое-что поинтереснее: большое количество антиматерии, пишет журнал Nature. Возможно, этот факт поможет объяснить, как именно в облаках формируются молнии.
С недавних пор известно, что мощная гроза генерирует позитроны (античастицы электронов). Однако 21 августа 2009 года доктор физики Джозеф Двайер (Joseph Dwyer) из университета Нью-Гемпшира с коллегами летели на самолёте вместе с измерительным оборудованием. Их занесло прямо в грозовое облако — и там приборы зарегистрировали такое количество позитронов, какое невозможно объяснить ни одним физическим процессом.
Дело в том, что ключевым свойством антиматерии является то, что при контакте с обычным веществом происходит аннигиляция. Частица и античастица прекращают существование, порождая ряд других частиц. Вот почему антиматерия настолько редка.
Явление казалось настолько странным, что Двайер несколько лет после инцидента не публиковал результаты наблюдений.
В прошлом десятилетии именно д-р Двайер с коллегами доказали, что во время грозы происходит образование позитронов, а также высокоэнергетических фотонов. Полёт в окрестностях грозовых туч был совершён в исследовательских целях. Конечно, никто не собирался заходить прямо внутрь, просто пилот неверно истолковал показания радаров. Двайер говорит, что когда все осознали ошибку, он попрощался с жизнью.
За несколько минут внутри грозовых облаков самолёт чудом избежал электрического разряда. Зато приборы зарегистрировали три волны фотонов с энергией 511 килоэлектронвольт — это железобетонный признак аннигиляции трёх позитронов с электронами.
Каждый всплеск длился 0,2 секунды и сопровождался последующим потоком фотонов с чуть меньшей энергией. Учёные предполагают, что некоторые из частиц лишились части энергии, преодолев определённое расстояние. Исходя из этого, они рассчитали, что самолёт находился в облаке короткоживущих позитронов диаметром около 1-2 км.
Пять лет учёные моделировали генерацию позитронов с такими параметрами, но не смогли выдвинуть теорию. Например, если бы позитроны имели космическое происхождение, то тогда приборы зарегистрировали бы другие виды радиации из-за движения позитронов. Этого не было.
Сейчас Двайер с коллегами решились на публикацию. Научная статья вышла в Журнале физики плазмы (Journal of Plasma Physics). В онлайне её пока нет.
Коллеги согласны, что феномен нельзя объяснить. «Эти наблюдения представляются загадочными», — сказал физик из космического центра НАСА Майкл Бриггс (Michael Briggs) в комментарии Nature. Другие физики сомневаются в расчёте размера «позитронного облака». Возможно, оно было гораздо меньше. Российский физик Александр Гуревич из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН скептически предположил, что «облако» и вовсе ограничено обшивкой самолёта, который двигаясь на большой скорости сгенерировал мощнейшее электромагнитное поле вокруг крыльев — и там началась генерация позитронов.
Чтобы проверить теорию, необходимы новые экспериментальные данные. Любители запускают в грозовые облака воздушные шары. У американских учёных есть идея запустить внутрь облака детектор частиц на броневом противотанковом штурмовике A-10 ‘Warthog’.
В любом случае, внутри грозы явно происходит что-то интересное.
Комментарии (48)
EvilGenius18
13.05.2015 20:59+1Ребят, объясните пожалуйста, почему из молний не извлекают энергию?
Слишком большое напряжение за очень маленькое время на маленькой площади? или почему, в чем причина?
Если так, почему нельзя ее расспараллелить на несколько потоков, и благополучно запитать аккумуляторы, не повредив провода и аккумуляторы?
Darth_Biomech
13.05.2015 21:05+2Слишком непредсказуемое и относительно редкое явление? Молния попадает в громоотвод даже не каждую грозу, не говоря о том что грозы бывают далеко не каждую неделю.
idiv
13.05.2015 21:05+4Еще Перельман считал энергию молнии в «Занимательной Физике». Там в районе 50-100 кВтч с одной молнии выходит, экономически не выгодно.
GreamDesu
14.05.2015 10:47+11,21 гигаватта<s>часов</s>!
Darthman
14.05.2015 12:00+7Doc: «1.21 jigowatts!!!»
Marty: «What the hell is a jigowatt?»
Там были не гигаватты, а джиговатты ;)
15432
13.05.2015 21:17+1В книжке Перельмана производился рассчёт энергии молнии. Что-то в районе 100 советских рублей за штуку получилось.
А вообще, её всю «собрать» нереально — гигантские напряжения и температуры + очень малое время.
sapper
14.05.2015 10:59Статья на мембране была про это, кто-то пытался, или по крайней мере говорил, что пытается — www.membrana.ru/particle/3136
stalinets
13.05.2015 22:16+1Помню, ещё давно где-то читал публикацию, в которой рассказывалось о вращающемся вокруг Земли тончайшем «кольце» позитронов, появление которых объясняли, кажется, именно грозами.
lostpassword
14.05.2015 00:00запустить внутрь облака детектор частиц на броневом противотанковом штурмовике A-10 ‘Warthog’
А ему что, и молнии нипочем?!
Rasifiel
14.05.2015 05:06Ну вообще самолеты хорошо переживают удары молний. А А-10 просто очень крепкий и надежный самолетик.
mayorovp
14.05.2015 14:01И тем страньше наблюдать вот это:
Конечно, никто не собирался заходить прямо внутрь, просто пилот неверно истолковал показания радаров. Двайер говорит, что когда все осознали ошибку, он попрощался с жизнью.
ToSHiC
14.05.2015 14:49+3Намного опаснее не сама молния, а мощные турбулентные потоки, которые всегда бывают в грозовых тучах.
Yurich
20.05.2015 12:58Надпись на столе руководства полетами базы ВВС в Дэйвис-Монтан, Аризона: «В мирное время не существует достаточных причин для полета через грозу».
SpiritOfDarkDragon
14.05.2015 00:23+16Как же тут никто ещё не вспомнил kreosan'а? :)
IRainman
14.05.2015 03:03+34Не знаю даже, но вот теперь пост от ребят жду «Добываем антиматерию из грозовых туч» ^_^'
sets
14.05.2015 12:19+6Детектор частиц на основе консервной банки и матрицы от старого фотоаппарата готов, переговоры с хозяевами кукурузника в процессе!
serr
14.05.2015 09:14+1Вот, так всегда: заголовок тянет на нобелевскую премию. А, по факту: есть теория, но ничего не нашли, будут разные исследования. Возможно это просто самолет (или «микроволновка»). И, почему я не удивлен?
devlind
14.05.2015 11:15+1Будет весело, если окажется, что разряд молнии — такой себе природный коллайдер. Будем добывать антиматерию прямо из облаков и летать к другим звездам на фотонных двигателях.
Londoner
14.05.2015 15:50+1А что мешает послать беспилотник в самую грозовую гущу и наделать ещё замеров?
idiv
14.05.2015 15:53Помехи могут быть, те же непредсказуемые потоки воздуха. А для замеров беспилотник недешевый нужен, оборудования много и высота большая сравнительно (1-2 км).
Londoner
14.05.2015 15:57+1Дык всё лучше чем рисковать жизнью.
idiv
14.05.2015 18:22Боюсь результата просто не будет никакого, можно и не летать.
mammuthus
14.05.2015 19:01Почему?
mwizard
14.05.2015 20:34У idiv наверняка есть инсайдерская информация :)
idiv
14.05.2015 21:29+1Та тут и инсайдером быть не надо. Они себе не смогут позволить беспилотник уровня Predator, а все что поменьше в туче не справится.
Не справится в том смысле, что не успеет никаких данных толковых получить.isden
15.05.2015 14:05Так вроде бы давно уже всякие ракеты в таких условиях (грозовой фронт/торнадо) используют? А это удовольствие не такое уж и дорогое для таких высот + их можно запустить несколько в разные области.
idiv
15.05.2015 19:24+1Ракета не полетит внутри облака куда нужно, да и можно просто не попасть или недостаточно долго быть в облаке. Вопрос еще в стоимости оборудования.
Возможно потому что-то самостоятельно летающее нужно, причем с разными скоростями.isden
15.05.2015 19:29Нет, ну понятно, что управляемым беспилотником намного больше инфы собрать можно за вылет. Но для подобных условий это должен быть воистину мега-аппарат вроде Predator, за пару-тройку миллионов долларов.
idiv
16.05.2015 08:57Пришла мысль, что все может быть проще — им самолет по бросовой цене достался. Лучше всяких ракет и беспилотников выходит по соотношению результативность/цена, даже с учетом доработки.
rfq
20.05.2015 12:31+1«железобетонный признак аннигиляции трёх позитронов» — три позитрона не могут аннигилировать друг с другом. В оригинале написано правильно:
«the signature of a positron annihilating with an electron».
DROS
<irоny>
Потом выяснится, что это опять микроволновка =)
</irоny>
Rivethead
Так значит аниме Steins;Gate является правдивой историей!
moooV
SERN скрывает!
horlon
Ну почему же?
Гамма частица порождает частицу и античастицу (так же и обратно — частица и античастица порождает гамма лучи) — про это еще в советских учебниках физики писали.
Молния излучает очень широкий и мощный диапазон волн, так что вполне вероятно существование античастиц в грозовых облаках.
У меня напрашивается вопрос… Не перепутали ли эти ученые простую нехватку электронов (позитивный заряд) с позитронами.
mitrych
Намерили хрен знает чего, модельки понастроили в программульках, подогнали. Теперь ждут денежков. Такая вот она, наука современная.