Valgustus on meile, madalatele surelikele, alati olnud aukartust ja mõistatust tekitav. Iidsetel aegadel seostasid inimesed seda jumalatega nagu Zeus ja Thor, Kreeka ja Põhjala panteonide isad. Kaasaegse teaduse ja meteoroloogia sünniga ei peeta valgustust enam jumalikuks. See aga ei tähenda, et selles peituv salapära oleks natukenegi vähenenud.
Näiteks on teadlased avastanud, et välku esineb teiste planeetide, näiteks gaasihiiglase Jupiteri (sobivalt!) ja Veenuse põrguliku maailma atmosfääris. Ja vastavalt a hiljutine uuring Kyoto ülikoolist interakteeruvad valgustusest põhjustatud gammakiired õhumolekulidega, tekitades regulaarselt radioisotoope ja isegi positroneid – elektronide antiaine versiooni.
Uuring pealkirjaga ' Pikselahendusest põhjustatud fototuumareaktsioonid “, ilmus hiljuti teadusajakirjasLoodus. Uuringut juhtis Teruaki Enoto, teadlane aastast Hakubi arenenud uuringute keskus Kyoto ülikoolis ning sinna kuulusid liikmed Tokyo ülikoolist, Hokkaido ülikoolist, Nagoya ülikoolist, RIKEN Nishina keskusest, MAXI meeskonnast ja Jaapani Aatomienergiaagentuurist.
Füüsikud on juba mõnda aega teadnud, et äikesetormid – nn maapealsed gammakiirguse välgud – võivad tekitada väikeseid suure energiaga gammakiirguse purskeid. Arvatakse, et need on staatiliste elektriväljade tulemus, mis kiirendavad elektrone, mida atmosfäär seejärel aeglustab. Selle nähtuse avastasid esmakordselt kosmosepõhised vaatluskeskused ja on täheldatud kuni 100 000 elektronvolti (100 MeV) kiiri.
Arvestades sellega seotud energiataset, püüdis Jaapani uurimisrühm uurida, kuidas need gammakiirte pursked õhumolekulidega suhtlevad. Nagu selgitas projekti juht Teruaki Enoto Kyoto ülikoolist Kyoto ülikoolis Pressiteade :
«Me juba teadsime, et rünksajupilved ja välk kiirgavad gammakiirgust, ning oletasime, et nad reageerivad mingil moel atmosfääris olevate keskkonnaelementide tuumadega. Talvel on Jaapani lääneranniku piirkond ideaalne võimsate välkude ja äikesetormide vaatlemiseks. Nii alustasime 2015. aastal väikeste gammakiirgusdetektorite seeria ehitamist ja paigutasime need erinevatesse kohtadesse piki rannikut.
Kahjuks tekkis meeskonnal teel rahastamisprobleeme. Nagu Enoto selgitas, otsustasid nad pöörduda laiema avalikkuse poole ja asutasid oma töö rahastamiseks ühisrahastuskampaania. 'Lõppisime akadeemiku saidi kaudu ühisrahastuskampaania, milles selgitasime oma teaduslikku meetodit ja projekti eesmärke,' ütles ta. Tänu kõigi toetusele suutsime teenida palju rohkem, kui olime esialgse rahastamise eesmärgiga.
Tänu nende kampaania edule ehitas ja paigaldas meeskond Honshu looderannikule osakestedetektorid. 2017. aasta veebruaris paigaldasid nad Kashiwazaki linna, mis on naaberlinnast Niigatast mõnesaja meetri kaugusel, veel neli detektorit. Kohe pärast detektorite paigaldamist toimus Niigatas pikselöögi, mida meeskond sai uurida.
See, mida nad leidsid, oli midagi täiesti uut ja ootamatut. Pärast andmete analüüsimist tuvastas meeskond kolm erinevat erineva kestusega gammakiirgust. Esimene oli vähem kui millisekundi pikkune, teine oli gammakiirguse järelvalgus, mille lagunemiseks kulus mitu millisekundit, ja viimane oli pikaajaline emissioon, mis kestis umbes ühe minuti. Nagu Enoto selgitas :
«Võime öelda, et esimene pauk oli pikselöögist. Analüüsi ja arvutuste abil tegime lõpuks kindlaks ka teise ja kolmanda heitkoguse päritolu.
Nad tegid kindlaks, et teise järelhõõgu põhjustas välk, mis reageeris atmosfääri lämmastikuga. Põhimõtteliselt on gammakiired võimelised lämmastiku molekule neutroni kaotama ja gammakiirguse järelhelendus tekitas nende neutronite reabsorptsioon teiste atmosfääriosakeste poolt. Lõplik, pikaajaline emissioon oli ebastabiilsete lämmastikuaatomite lagunemise tulemus.
Just siin läks asi tõeliselt huvitavaks. Kui ebastabiilne lämmastik lagunes, vabastas see positronid, mis põrkasid seejärel kokku elektronidega, põhjustades aine-antiaine annihilatsiooni, mis vabastas rohkem gammakiirgust. Nagu Enoto selgitas, näitas see esimest korda, et antiaine on midagi, mis võib tavaliste mehhanismide tõttu looduses esineda.
'Meil on idee, et antiaine on midagi, mis eksisteerib ainult ulmes,' ütles ta. „Kes teadis, et see võib tormisel päeval otse meie peade kohal mööduda? Ja me teame seda kõike tänu oma toetajatele, kes meiega 'akadeemi' kaudu liitusid. Oleme kõigile siiralt tänulikud.»
Kui need tulemused on tõepoolest õiged, pole antiaine see üliharuldane aine, milleks kipume seda arvama. Lisaks võib uuring pakkuda uusi võimalusi suure energiaga füüsika ja antiaine uurimistööks. Kõik need uuringud võivad viia ka uute või täiustatud tehnikate väljatöötamiseni selle loomiseks.
Tulevikku vaadates loodavad Enoto ja tema meeskond teha rohkem uuringuid, kasutades kümmet detektorit, mis neil endiselt Jaapani rannikul töötavad. Samuti loodavad nad jätkata avalikkuse kaasamist oma uurimistöösse – protsess, mis läheb palju kaugemale ühisrahastusest ja hõlmab kodanike teadlaste jõupingutusi andmete töötlemisel ja tõlgendamisel.
Lisalugemist: Kyoto ülikool , Loodus , NASA Goddard Media Studios
