Pencahayaan selalu menjadi sumber kekaguman dan misteri bagi kita manusia yang rendah. Pada zaman kuno, orang mengaitkannya dengan Dewa seperti Zeus dan Thor, bapa pantheon Yunani dan Norse. Dengan kelahiran sains dan meteorologi moden, pencahayaan tidak lagi dianggap sebagai wilayah ilahi. Namun, ini tidak bermaksud bahawa rasa misteri yang dibawanya telah berkurang sedikit pun.
Sebagai contoh, saintis mendapati bahawa kilat berlaku di atmosfer planet lain, seperti Jupiter gergasi gas (tepat!) Dan dunia Venus yang mengerikan. Dan menurut kajian baru-baru ini dari Universiti Kyoto, sinar gamma yang disebabkan oleh pencahayaan berinteraksi dengan molekul udara, menghasilkan radioisotop secara tetap dan bahkan positron - versi elektron antimateri.
Kajian yang berjudul "Reaksi Fotonuklear Dipicu oleh Pelepasan Kilat", baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Alam semula jadi. Kajian ini diketuai oleh Teruaki Enoto, seorang penyelidik dari The Hakubi Center for Advanced Research di Kyoto University, dan termasuk anggota dari University of Tokyo, Hokkaido University, Nagoya University, RIKEN Nishina Center, MAXI Team, dan Japan Atomic Energy Agensi.
Untuk beberapa waktu, ahli fizik telah menyedari bahawa ledakan kecil sinar gamma bertenaga tinggi dapat dihasilkan oleh ribut petir - apa yang dikenal sebagai "kilatan sinar gama terestrial". Mereka dipercayai akibat medan elektrik statik yang mempercepat elektron, yang kemudiannya diperlahankan oleh atmosfera. Fenomena ini pertama kali ditemui oleh observatorium berasaskan ruang, dan sinar hingga 100.000 volt elektron (100 MeV) telah diperhatikan.
Memandangkan tahap tenaga yang terlibat, pasukan penyelidik Jepun berusaha untuk mengkaji bagaimana pecahnya sinar gamma ini berinteraksi dengan molekul udara. Seperti yang dijelaskan oleh Teruaki Enoto dari Universiti Kyoto, yang memimpin projek ini, dalam siaran akhbar Universiti Kyoto:
"Kami sudah tahu bahawa ribut petir dan kilat memancarkan sinar gamma, dan berhipotesis bahawa mereka akan bertindak balas dengan beberapa cara dengan inti unsur-unsur persekitaran di atmosfera. Pada musim sejuk, kawasan pesisir barat Jepun sangat sesuai untuk memerhatikan petir dan ribut petir yang kuat. Oleh itu, pada tahun 2015 kami mula membina satu siri pengesan sinar gamma kecil, dan menempatkannya di pelbagai lokasi di sepanjang pantai. "
Malangnya, pasukan menghadapi masalah pembiayaan sepanjang perjalanan. Seperti yang dijelaskan oleh Enoto, mereka memutuskan untuk menjangkau masyarakat umum dan mengadakan kempen crowdfunding untuk membiayai pekerjaan mereka. "Kami membuat kempen crowdfunding melalui laman web" akademik "," katanya, "di mana kami menjelaskan kaedah dan tujuan ilmiah kami untuk projek ini. Berkat sokongan semua orang, kami dapat menjana lebih banyak daripada matlamat pendanaan asal kami. "
Berkat kejayaan kempen mereka, pasukan membina dan memasang alat pengesan zarah di seluruh pantai barat laut Honshu. Pada Februari 2017, mereka memasang empat lagi alat pengesan di bandar Kashiwazaki, yang terletak beberapa ratus meter dari bandar Niigata yang berdekatan. Segera setelah alat pengesan dipasang, serangan kilat berlaku di Niigata, dan pasukan dapat mempelajarinya.
Apa yang mereka dapati adalah sesuatu yang sama sekali baru dan tidak dijangka. Setelah menganalisis data, pasukan mengesan tiga ledakan sinar gamma berbeza dengan jangka masa yang berbeza-beza. Yang pertama panjangnya kurang dari milisaat, yang kedua adalah sinar sinar gamma yang memerlukan beberapa milisaat untuk membusuk, dan yang terakhir adalah pelepasan berpanjangan yang berlangsung sekitar satu minit. Seperti yang dijelaskan oleh Enoto:
"Kami dapat mengetahui bahawa ledakan pertama adalah dari serangan kilat. Melalui analisis dan pengiraan kami, kami akhirnya menentukan asal-usul pelepasan kedua dan ketiga juga. "
Mereka menentukan bahawa kilatan kedua disebabkan oleh kilat yang bertindak balas dengan nitrogen di atmosfera. Pada dasarnya, sinar gamma mampu menyebabkan molekul nitrogen kehilangan neutron, dan penyerapan semula neutron ini oleh zarah atmosfera lain yang menghasilkan sinar sinar gamma. Pelepasan terakhir yang berpanjangan adalah hasil daripada kerosakan atom nitrogen yang tidak stabil.
Di sinilah perkara-perkara menjadi sangat menarik. Ketika nitrogen tidak stabil hancur, ia melepaskan positron yang kemudian bertembung dengan elektron, menyebabkan pemusnahan bahan antimateri yang melepaskan lebih banyak sinar gamma. Seperti yang dijelaskan oleh Enoto, ini menunjukkan, untuk pertama kalinya antimateri adalah sesuatu yang boleh terjadi di alam kerana mekanisme yang sama.
"Kami mempunyai idea bahawa antimateri adalah sesuatu yang hanya ada dalam fiksyen sains," katanya. "Siapa yang tahu bahawa itu bisa melintas tepat di atas kepala kita pada hari ribut? Dan kami tahu semua ini terima kasih kepada penyokong kami yang bergabung dengan kami melalui ‘akademik’. Kami benar-benar berterima kasih kepada semua. "
Sekiranya keputusan ini benar, daripada antimateri bukanlah bahan yang sangat jarang kita fikirkan. Sebagai tambahan, kajian ini dapat memberikan peluang baru untuk penyelidikan fizik bertenaga tinggi dan antimateri. Semua penyelidikan ini juga dapat membawa kepada pengembangan teknik baru atau halus untuk membuatnya.
Ke depan, Enoto dan pasukannya berharap dapat melakukan lebih banyak penyelidikan menggunakan sepuluh alat pengesan yang masih beroperasi di sepanjang pantai Jepun. Mereka juga berharap dapat terus melibatkan masyarakat dengan penyelidikan mereka, suatu proses yang melampaui crowdfunding dan merangkumi usaha para saintis warga negara untuk membantu memproses dan menafsirkan data.
