科學家在颶風眼壁發現反物質束被射向地面

雖然“帕特里夏”颶風是有史以來最強大的颶風之一,但這並沒有阻止美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的科學家搭乘“颶風獵人”飛機進行研究。現在,研究人員已經報告了他們的發現,包括探測到一束反物質正在向地面發射,並伴有X射線和伽馬射線閃光。

科学家在飓风眼壁发现反物质束被射向地面

科學家們在1994年發現了陸地伽馬射線閃光(TGF),當時用於探測深空伽瑪射線爆發的軌道儀器發現了來自地球的信號。這些後來被聯繫到風暴,並且在成千上萬的後續觀察被認為是雷擊的正常部分。

這些現象背後的機制仍然籠罩在謎團之中,但科學家基本贊成是雷暴中的強電場使電子加速到接近光速。隨著這些高能電子從空氣中散射出去,它們會使其他電子加速,迅速產生“相對論性電子”。

科学家在飓风眼壁发现反物质束被射向地面

所有這些碰撞也會釋放出伽馬射線,當足夠的碰撞一次發生時,它們就可以產生非常明亮的陸地伽馬射線閃光。但是這還有一個副作用:反物質的創造。當伽瑪射線與空氣中的原子核碰撞時,它們產生一個電子及其反物質等價物,正電子,並使它們朝相反方向釋放。研究人員過去只是通過TGF模型預測一種稱為反向正電子束的特殊現象,其中反物質粒子向下發送。

科学家在飓风眼壁发现反物质束被射向地面

2015年NOAA科學家使用“颶風獵人”飛機上一種名為能量閃電排放空中探測器的儀器來觀測,它被設計用於測量在陸地伽馬射線閃光中產生的X射線和伽馬射線。當飛機飛過風暴最強烈的眼壁時,研究團隊發現了一個反向正電子束的標誌。

科学家在飓风眼壁发现反物质束被射向地面

“這是該理論預測的第一次證實,它表明陸地伽馬射線閃光利用高能輻射從上到下穿透大氣,”該研究的作者David Smith表示。“這個事件可能已經從太空中發現了,就像幾乎所有其他報道的陸地伽馬射線閃光一樣,它是由電子‘雪崩’引起的向上波束。我們從下面看到它是因為反物質(正電子)的反向發射。

該研究發表在《地球物理學研究雜誌:大氣》雜誌上。


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