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日科學家破解百年假說:閃電時核反放出高能射線,正電子隨之湮滅

3月
14
2018

2018年3月14日06時 今日科學 環球科學大觀

環球科學大觀

科學的眼光觀世界 富有的思維察明理

人們早就預言雷電中的高能電子會產生伽瑪射線,從而引起核反應,但此前從未觀測到這種現象。最近科學家第一次見證閃電引發了大氣中的核反應,證實了一個可以追溯到近一個世紀的假說。

來自日本京都大學的天體物理學家Teruaki

Enoto解釋說:「理論上由高能輻射觸發的大氣中的光核反應是可預期的」。核反應會產生中子、正電子或粒子,但此前很難通過實驗確認。自從20世紀80年代以來,科學家們使用地面觀測台、飛機和衛星來檢測這些信號,幾個研究小組已經積累了大氣中光核反應的特徵。

今年二月的雷暴期間,Enoto和其他研究人員利用安裝在日本海沿岸Niigata核電站的輻射探測器,發現了海上雷擊的「強烈輻射」,包括短暫的伽馬射線閃光,然後是一個能量為0.511兆電子伏特(MeV)的長時間的伽瑪射線,這正是在核反應後期望從正電子和電子看到的能量特徵。俄羅斯聯邦核子中心的實驗物理學家列昂尼德·巴比奇(Leonid

Babich)在《Nature》雜誌的一篇評論文章中解釋說:「這條線是電子正電子湮滅的確鑿證據,並且代表了光核反應可由雷暴引發的明確證據」。

通常人們認為閃電可以與原子中的電子相互作用,光核反應表明, 如果伽瑪射線有足夠高的能量從原子核中打掉中子, 閃電也會與原子核相互作用。除了產生中子和正電子之外觀察到的過程也很重要,

因為這是放射性同位素在大氣層中自然產生的第二個例子, 現在有確鑿證據表明雷電可在大氣中產生放射性粒子。另一個例子是宇宙射線產生的粒子。

由於放射性同位素壽命短,空間受限,而且相對於通常的輻射環境量很少,這種現象並沒有太大的健康風險。至於這是否意味著所有的雷暴都能夠啟動光核反應,研究人員並不完全確定。Enoto說「這仍然是一個懸而未決的問題,我們已經證明至少一次雷電放電中存在光核反應」。當然還有更多的統計和定量研究需要去做…


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