Si cliqueu sobre les fotos del post i després premeu la tecla F11 aquestes es veuen més grans.

diumenge, 13 de gener de 2013

Descobreixen que les tempestes elèctriques generen antimatèria

Recreació de partícules d'antimatèria dispersades a sobre una tempesta. Font: http://ciencia.nasa.gov/ciencias-especiales/11jan_antimatter/


La ciència segueix donant-nos descobriments molt importants, ja que fent ús del Telescopi Espacial Fermi de raigs gamma de la NASA, els científics van poder detectar ara fa dos anys, que existeixen feixos d'antimatèria produïts a sobre les tempestes elèctriques que es donen a la Terra.

Els científics creuen que les partícules d'antimatèria són creades dins de les tempestes elèctriques, en el que s'anomena "Centelleig de raigs gamma Terrestre" o "Terrestrial Gamma-ray Flash" o TGF, en idioma anglès, fenomen que està associat als llamps.
S'estima que cada dia es produeixen al voltant de 500 TGF arreu del món, però la majoria d'ells no són detectats.

"Aquests senyals són la primera evidència directa que les tempestes elèctriques poden crear feixos de partícules d'antimatèria", va dir Michael Briggs, que és membre de l'equip que opera el "Monitor d'Espurnes de Raigs Gamma" (Gamma-ray Burst Monitor o GBM, en anglès) del Telescopi Fermi, a la Universitat d'Alabama, ubicada a Huntsville. Briggs va presentar aquest descobriment el gener de l'any 2011, en una conferència que es va dur a terme durant la reunió de la Societat Astronòmica Americana, a Seattle.

El telescopi Fermi està dissenyat per monitoritzar els raigs gamma, que constitueixen la forma més energètica de la llum. Quan l'antimatèria que ataca aquest telescopi topa amb una partícula de matèria normal, ambdues partícules són immediatament aniquilades i transformades en raigs gamma. El GBM ha detectat raigs gamma amb energies de 511.000 electroenvolts, la qual cosa indica que un electró ha trobat el seu contrari o partícula d'antimatèria, el positró.

Encara que el GBM del Fermi va ser dissenyat per observar esdeveniments d'alta energia a l'univers, també està proporcionant valuoses contribucions per entendre aquest estrany fenomen. El GBM monitoritza constantment tot el cel, així com la superfície terrestre que es troba per sota seu. L'equip del GBM ha identificat 130 TGF des del llançament del telescopi Fermi, el qual va tenir lloc l'any 2008.


Formació de raigs gamma. Vegeu el següent enllaç:
https://ciencia.nasa.gov/media/medialibrary/2011/01/21/how_spanish.png


Fermi es trobava sobre Egipte, el dia 14 de desembre del 2009, quan una espurna de positrons emergí des d'una tempesta elèctrica a Àfrica. "En òrbita des de fa menys de 3 anys, la missió Fermi ha demostrat que és una increïble eina per explorar l'univers. Ara hem après que també pot descobrir misteris situats molt més a prop nostre", va dir Ilana Harrus, que és científica del programa Fermi a la base d'operacions de la NASA, a Washington.

En la majoria dels TGF observats, la nau espacial es trobava directament a sobre d'una tempesta elèctrica. No obstant això, en quatre casos, les tempestes es trobaven molt allunyades del Fermi. A més, les senyals de ràdio produïdes pels llamps i detectades per una xarxa de monitorització global, indiquen que els llamps es trobaven a centenars de quilòmetres de distància o més, quan es va realitzar la detecció.
Durant un TGF ocorregut el 14 de desembre del 2009, el Fermi estava situat sobre Egipte, però la tempesta elèctrica activa es trobava a Zàmbia, uns 4.500 quilòmetres cap al sud. La llunyana tempesta es trobava per sota de l'horitzó del telescopi Fermi, de manera que no va ser possible detectar els raigs gamma produïts per ella.

"Encara que Fermi no podia veure la tempesta, la nau espacial estava magnèticament connectada a aquesta", va explicar Joseph Dwyer, que treballa a l'Institut de Tecnologia de Florida, a Melbourne, Florida. "El TGF va produir electrons i positrons d'alta velocitat, els quals van viatjar sobre el camp magnètic de la Terra fins a topar amb la nau espacial".

El feix va continuar viatjant més enllà del telescopi Fermi fins arribar a un lloc, conegut com a punt mirall, on el seu moviment va fer marxa enrere i va colpejar de nou el Fermi, només 23 mil·lisegons més tard. En cada ocasió, els positrons del feix col·lisionaren amb els electrons de la nau espacial. Les partícules es van aniquilar mútuament, tot emetent els raigs gamma detectats pel GBM instal·lat a bord del Fermi.

Els científics han sospitat durant molt de temps que els TGF són produïts pels intensos camps elèctrics que hi han a les rodalies de la part superior de les tempestes elèctriques. Si les condicions són les adequades, el camp es torna prou fort com per produir una allau ascendent d'electrons. Aquests electrons d'alta energia, que arriben a velocitats properes a la de la llum, emeten raigs gamma quan són desviats per les molècules d'aire. Usualment, aquests raigs gamma són detectats com un TGF.

No obstant, la cascada d'electrons produeix tanta quantitat de raigs gamma que aconsegueix que els electrons i els positrons siguin expulsats fora de l'atmosfera. Això passa quan l'energia transportada per un raig gamma es transforma en un parell de partícules: un electró i un positró. Són aquestes partícules les que arriben a l'òrbita del telescopi Fermi.

La detecció de positrons demostra que moltes partícules d'alta energia estan sent enviades fora de l'atmosfera. De fet, els científics ara creuen que tots els TGF emeten feixos d'electrons i positrons. Un article que descriu aquesta troballa va ser acceptat per a la seva publicació a la revista d'investigació "Geophysical Research Letters".

"Els resultats proporcionats pel telescopi Fermi ens porten un pas més a prop en el camí per entendre com funcionen els TGF", va dir Steven Cummer, de la Universitat de Duke. "Encara falta desxifrar què és el que fa especial a aquestes tempestes elèctriques i el paper específic que juguen els llamps en el procés".



Vídeo explicatiu en anglès.