Cientistas japoneses viram um relâmpago desencadear reações nucleares na atmosfera, confirmando pela primeira vez uma hipótese antiga.

Nós já sabíamos que relâmpagos podiam gerar raios gama, e agora a equipe da Universidade de Kyoto descobriu que essas explosões podem criar reações fotonucleares, resultando na produção e aniquilação da antimatéria.

Os resultados foram publicados na revista científica Nature.

A descoberta

As explosões de raios gama a partir de relâmpagos foram detectadas pela primeira vez em 1992, graças ao Observatório de Raios Gama Compton, da NASA.

Foi teorizado que essas explosões podiam induzir reações nucleares, mas ninguém havia conseguido identificar esses sinais até agora. Logo, os pesquisadores japoneses, liderados por Teruaki Enoto, decidiram utilizar detectores de radiação instalados na central nuclear de Kashiwazaki-Kariwa, em Niigata, ao longo da costa do Mar do Japão, para observar e estudar relâmpagos.

Em 6 de fevereiro deste ano, a equipe finalmente teve sucesso: detectou “radiação intensa” durante uma tempestade, incluindo um breve flash de raios gama.

Quando os cientistas analisaram os dados cuidadosamente, encontraram três rajadas de raio gama distintas, cada uma durando mais do que a anterior.

Boom, booom, boooom

A primeira rajada de raios gama, que durou menos de um milésimo de segundo, foi bastante autoexplicativa.

“Nós pudemos ver que a primeira explosão veio do relâmpago”, disse Enoto. “Através de nossas análises e cálculos, nós finalmente determinamos as origens da segunda e terceira emissões também”.

Ambos os sinais posteriores foram causados por reações fotonucleares, quando a primeira rajada de raios gama empurrou nêutrons para fora do núcleo de átomos de nitrogênio na atmosfera. Isso teve dois efeitos: primeiro, esses nêutrons soltos foram reabsorvidos por outras partículas no ar, provocando uma segunda rajada de raios gama que durou algumas dúzias de milissegundos.

A terceira emissão durou um minuto inteiro, e sua causa foi um pouco mais estranha. Os átomos de nitrogênio que perderam seus nêutrons tornaram-se instáveis e quebraram, liberando pósitrons no ar. Os pósitrons são o equivalente de antimatéria dos elétrons, e quando os dois se tocam, se aniquilam. Esses eventos de aniquilação produzem explosões de raios gama prolongadas.

Antimatéria

Certamente, essa descoberta foi interessante. “Nós temos essa ideia de que a antimatéria é algo que só existe na ficção científica. Quem diria que poderia estar passando bem acima de nossas cabeças em um dia tempestuoso?”, disse Enoto.

Além de gerar nêutrons e pósitrons, o processo observado também é importante porque é apenas a segunda vez que vemos isótopos radioativos serem produzidos naturalmente na atmosfera – o único outro exemplo vem de partículas produzidas por raios cósmicos. Mas não há motivo para se preocupar.

“Uma vez que os isótopos radioativos são de curta duração, restritos espacialmente e de quantidade relativamente pequena em comparação com os ambientes radiativos de fundo habituais, acho que não existe nenhum risco para a saúde desse fenômeno”, explicou Enoto.

Os pesquisadores ainda não sabem se todas as trovoadas são capazes de iniciar essas reações. Para responder a essa e outras perguntas, eles vão continuar estudando tempestades ao longo da costa japonesa.

[HypeScience]

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