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Des faisceaux d'antimatière dirigés vers la Terre détectés à l'intérieur de l'œil d'un ouragan

Des faisceaux d'antimatière dirigés vers la Terre détectés à l'intérieur de l'œil d'un ouragan



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En 2015, l'ouragan Patricia a frappé le continent au Mexique, frappant la côte ouest avec une force sans précédent. La tempête reste le cyclone tropical le plus violent jamais enregistré dans l'océan Pacifique oriental. Alors que la plupart des gens ont évacué la zone ou se sont préparés à faire un bunker, les scientifiques de l'UC Santa Cruz étaient occupés par un autre plan: voler dans l'œil de la tempête.

Les particules ont été détectées à l'aide d'un instrument installé à bord de l'un des Chasseur d'ouragan de la NOAA aéronef qui a traversé l'œil de la tempête pendant son intensité maximale. Au milieu de toutes ces destructions, les scientifiques ont capturé des informations profondes - des faisceaux de positrons descendants, la contrepartie antimatière d'un électron. L'équipe a capturé de puissantes rafales de rayons gamma et de rayons X, indiquant la présence de positrons.

Sur cette photo, des chercheurs de l'UC Santa Cruz assemblent le détecteur aéroporté pour les émissions de foudre énergétiques (ADELE) mark II - un appareil capable de détecter les rayons X et gamma. Sous l'appareil se trouve l'ADELE Hurricane Hunter de la NOAA, l'avion utilisé pour transporter l'équipement. À droite, l'ouragan Patricia

David Smith, professeur à l'UC Santa Cruz, explique que le faisceau est la composante descendante d'un flash gamma terrestre (TGF). Les flashs ont été découverts en 1994 lorsqu'ils ont été observés par des satellites équipés de détecteurs de rayons gamma. On sait que les TGF sont créés par l'éclairage et au fil des décennies, des milliers d'événements ont été enregistrés par des satellites en orbite. Cependant, jusqu'à récemment, seuls les faisceaux dirigés vers le haut ont été détectés.

Selon l'UC Santa Cruz, les faisceaux de positons inversés ont été émis l'hypothèse par des modèles théoriques de TGF, mais sont restés non détectés - jusqu'à présent.

«C'est la première confirmation de cette prédiction théorique, et cela montre que les TGF transpercent l'atmosphère de haut en bas avec un rayonnement de haute énergie», a déclaré Smith. "Cet événement aurait pu être détecté depuis l'espace, comme presque tous les autres TGF signalés, comme un faisceau ascendant provoqué par une avalanche d'électrons. Nous l'avons vu d'en bas à cause d'un faisceau d'antimatière (positrons) envoyé dans la direction opposée."

Comment les ouragans lancent des faisceaux d'antimatière sur la Terre

La production de positrons est le résultat d'une série d'événements nucléaires incroyablement puissants. Il commence haut dans l'atmosphère au-dessus de la tempête. Là, de forts champs électriques éjectent une avalanche d'électrons vers l'espace. Les électrons rapides entrent en collision avec des molécules dans l'air, déviant leur chemin et entraînant une rafale de rayons gamma - la forme d'énergie lumineuse la plus élevée connue.

Sur cette image, les électrons (représentés en rose) sont initialement éjectés vers l'extérieur par de puissants champs magnétiques. Ensuite, lorsque les électrons entrent en collision avec les molécules d'air, plus de rayons gamma sont produits qui entrent en collision avec d'autres électrons. Les électrons accélèrent lorsqu'ils entrent en collision avec les rayons gamma, augmentant l'énergie qu'ils transportent.

Les électrons qui entrent en collision avec d'autres particules avec suffisamment d'énergie libèrent des TGF particulièrement grands - des rayons suffisamment puissants pour pénétrer jusqu'au cœur d'un atome. Après avoir interagi avec le noyau d'un atome, le rayon gamma se transforme en positron et en électron - un processus nucléaire connu sous le nom deproduction de paires

Naturellement, les particules sont attirées les unes vers les autres en raison de leur charge opposée mais sont écartées des champs magnétiques puissants au-dessus des orages.

L'événement est assez rare car le processus nécessite l'éjection d'une avalanche massive de particules vers l'espace - un événement qui consomme une quantité d'énergie inconnue. Le processus exact n'est pas encore parfaitement compris.

"C'est un événement extraordinaire, et nous ne comprenons toujours pas comment ça devient si brillant", a déclaré Smith.

Bien qu'il reste encore de nombreuses questions sans réponse, les scientifiques sont enthousiasmés par la récente découverte de faisceaux d'antiparticules dirigés vers la Terre - bien que personne ne sache ce que cela signifie pour l'avenir.


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