Błyskawice - naturalne akceleratory!

Charles R.T. Wilson,szkocki fizyk jest znany nawet dawnym maturzystom,ponieważ na egzaminie ustnym z fizyki zawsze występował temat: “Komora mgieł” Wilsona-budowa,działanie i zastosowanie.

Trudno zaprzeczyć, że ten aparat umożliwił powstanie i rozwój fizyki atomowej,przecież główne własności cząstek elementarnych, oraz najważniejsze reakcje jądrowe, odkryto w eksperymentach z komorą mgieł C.R.T. Wilsona.

Jednak niewielu wie, lub pamięta,że Charles R.T. Wilson przez całe życie miał jedną, wielką namiętność i nie była to wcale fizyka atomowa.Była nią meteorologia , dokładniej pisząc- fizyka burz i wyładowań elektrycznych w atmosferze ziemskiej( błyskawic i piorunów).C.R.T.Wilson jest po dziś dzień uważany za najwybitniejszego badacza elektryczności atmosferycznej.

harles Thomson Rees Wilson  w  1927 roku. Foto: wiki eng

W 1925 roku Wilson opublikował krótki artykuł [1],w którym wystąpił z hipotezą,że błyskawice wytwarzają wysokoenergetyczne promieniowanie,które w zetknięciu z atomami pierwiastków wchodzących w skład atmosfery, wywołuje reakcje jądrowe.

Hipoteza nie wzbudziła dużego zainteresowania z dwóch powodów. Po pierwsze:wątpiono w wartość energii kwantów promieniowania wytwarzanego przez relatywistyczne elektrony jakie są generowane przez błyskawicę(piorun),która jest teoretycznie wymagana.

Po drugie: było zbyt ubogie wówczas instrumentarium detekcyjne do badania i pomiarów naturalnych kanałów reakcji jądrowych podczas wyładowań elektrycznych w atmosferze.

Ponad 90 lat później, hipotezę C.R.T.Wilsona obserwacyjnie i pomiarowo potwierdził fizyk japoński Teruaki Enoto, profesor (nzw)Uniwersytetu Kioto w Japonii [2]. Przez dłuższy czas zajmował się fizyką gwiazd neutronowych ,ale w 2015 roku niespodziewanie zajął się hipotezą Wilsona ,możliwe że pod wpływem pracy prof. Leonida Babicha [z Federalnej Agencji Energii Atomowej w Sarowie ,Rosja] , który już w roku 2006 donosił o prawdopodobieństwie procesów jądrowych w kanałach piorunów,po zarejestrowaniu wiązek relatywistycznych elektronów [3].

Wysokoenergetyczne elektrony i promienie γ, które mają energie większe niż około 10 MeV, mogą wybić neutrony z atmosferycznego azotu-14 i jądra tlenu -16 i zdolność burzy [z wyładowaniami elektrycznymi] do wytwarzania neutronów poprzez reakcje fotonuklearne została juz wcześniej zademonstrowana za pomocą symulacji komputerowych,ale nie było bezpośrednich dowodów eksperymentalnych tego procsu.

Teoretyczny  model fotonuklearnej reakcji  Foto: T.Enoto/Kioto

Prof.Teruaki Enoto (i jego zespół), kierował się hipotezą nieco innej reakcji jądrowej,a mianowicie:

promieniowanie gamma relatywistycznych elektronów wytworzonych w kanale błyskawicy,atakuje np.stabilne jądro azotu-14 zamieniając go w niestabilne jądro azotu-13 , które po kilku minutach zamienia się na stabilne jądro węgla-13 z jednoczesną emisją pozytronu i neutrino.Ostatecznie pozytron ulega anihilacji z elektronem cząsteczki atmosferycznej i wytworza parę kwantów promieni γ o energii 0,511 MeV każdy.

Wystarczy więc wykryć i zidentyfikować linię takiej energii w spektrum energetycznym wszystkich promieni gamma , występujących w trakcie uderzenia pioruna,by uzyskać potwierdzenie istnienia tych reakcji jądrowych.

Grupa badawcza przeprowadziła obserwacje promieniowania gamma podczas zimowych burz nad wybrzezem Morza Japońskiego[region słynie z wielkiej liczby burz z błyskawicami] i 6 lutego 2017 roku zarejestrowała intensywny błysk tego promieniowania [trwający ok.1 milisekundy]o energii rzędu 10 MeV , podczas uderzenia pioruna,.

Po tym błysku,wystąpiła słaba poświata i po niej zaobserwowano linię gamma z energią 0,511 MeV, która trwała około 1 minutę i pochodziła z anihilacji elektron-pozytron.

prof.T.EnotoFoto: cosmic.rike

Tym samym zespół prof. Enoto odkrył doświadczalnie reakcję fotonuklearną wywoływaną przez burzowe wyładowanie elektryczne..

Opracowano teoretycznie inne reakcje jądrowe wytwarzane hipotetycznie przezbłyskawice/pioruny,które mogą produkować izotopy: azot-15,wegiel-13,węgiel-14.Przyszłe badania mogą sprawdzić, czy burze wytwarzają izotopy np. wodoru,helu,berylu.

Odkrycie prof.Teuraki Enoto ma -moim zdaniem- bardzo poważne znaczenie poznawcze i jest największym odkryciem w fizyce odchodzącego roku 2017.

Podczas procesów jądrowych,wywołanych uderzeniami piorunów/błyskawic powstaje antymateria,do czego więc jest nam potrzebna symetria w początkach BB,którą wymyślił Model Standardowy?

BB -jeśli był- generował wyłącznie materię,bo asymetria/złamana symetria zawsze rodzi nowy byt. Następnie :

wszechświat jest bardziej elektryczny niż grawitacyjny[pewien bloger salonowy zna się na tym lepiej ode mnie ], pola elektryczne o wielkich różnicach potencjałów - przywracają symetrię bytu.

Nie tylko Ziema ,ale także inne globy i mgławice materii gazowej oraz pyłowej , mechaniczno-magnetycznie generują pola elektryczne ,a te zkolei wywołują reakcje jądrowe produkujące różnorodne pierwiastki.Nic nie szkodzi ,że wydajność tej produkcji jest znikoma,przecież ona trwa miliardy lat….

Wobec tego dzieje formowania się różnorodności chemicznej wszechświata mogą wyglądać zupełnie inaczej niż to przedstawia standardowa kosmologia.

Burza  fotografowana z satelity  Foto: NASA

Na naszych oczach powstają nowe substancje na Jowiszu,Saturnie,Wenus.Rodzą się nowe światy w ogniu błyskawic obejmujących niekiedy całą widzialną tarczę globu,lub całą mgławicęo rozpiętosci lat świetlnych.

Intrygujące jest to,że wielkie religie i mity różnych cywilizacji, błyskawicom i piorunom nadają uniwersalne znaczenia symboliczne aktów genezis i eshatonu.Skąd nasi praprzodkowie wiedzieli ,że błyskawice i pioruny rodzą nowe byty i zmieniają istniejące?Czyżby nasza fizyka współczesna była powtórzeniem tej sprzed kilkadziesiąt tysięcy lat?

Literatura

[1]C. T. R. Wilson, the acceleration of -particle in strong electrical fields of thunderclouds,. Proc. Cambridge Philos. Soc. 22, 1925,s.534-538.

[2]Teruaki Enoto and all, Photonuclear Reactions in Lightning Discovered from Detection of Positrons and Neutrons, arXiv: 1711.08044v1 [astro-ph.HE],22 November2017

[3]L.Babich,Generation of neutrons in giant upward atmospheric discharges,JETP, 2006, Vol. 84, No. 6, pp. 345–348.