По мнению исследователей, частицы антиматерии образуются во время вспышек гамма-излучения (TGF) внутри грозы и это связано с мощными разрядами молний. По оценкам, около 500 TGF происходят ежедневно во всем мире, но большинство этих вспышек остаются незамеченными.
«Наши наблюдения являются первым прямым доказательством того, что грозы создают пучки античастиц», — заявил член команды телескопа Ферми Майкл Бриггс (Michael Briggs) в понедельник в ходе пресс-брифинга Американского астрономического общества.
Телескоп Ферми предназначен для наблюдения в рентгеновском диапазоне и способен обнаруживать гамма-излучение, образующееся в процессе аннигиляции материи и антиматерии. Телескоп обнаружил гамма-лучи с энергией 511 тыс. электронвольт, которые были следствием столкновения электронов с позитронами.
Хотя космический телескоп Ферми предназначен в основном для наблюдения высокоэнергетических событий во Вселенной, он постоянно следит за всей небесной сферой и поверхностью Земли. С момента запуска телескопа в 2008 году ученые смогли обнаружить в атмосфере нашей планеты 130 вспышек гамма-излучения.
Следы антиматерии телескоп обнаружил во время грозы 14 декабря 2009 года в Замбии. Ферми находился на расстоянии более 4 тыс. км от молний, вне зоны прямой видимости. Однако, TGF производят высокоскоростные электроны и позитроны, которые взаимодействуют с магнитным полем Земли и достигают космических аппаратов. Пучок частиц достиг зеркальной точки (место в пространстве, где заряженная частица в магнитном поле начинает двигаться обратно вдоль силовой линии магнитного поля), и столкнулся с электронами в корпусе космического аппарата. Частицы аннигилировали, испустив гамма-лучи, которые и обнаружил телескоп Ферми.
Ученые давно подозревали, что сильные электрические поля вблизи вершины грозы провоцируют гамма-вспышки. При благоприятных условиях поле становится достаточно сильным, чтобы выбросить вверх мощный поток электронов. Двигаясь со скоростью близкой к световой, высокоэнергетические электроны сталкиваются с молекулами воздуха и испускают гамма-лучи. Как правило, это излучение и выделяют, как TGF. Но мощное гамма-излучение вызывает к тому же образование пары частиц: электрона и позитрона. Именно эти частицы достигли орбиты Ферми.
Ученые полагают, что все TGF излучают электроны и позитроны, и это открытие окажет влияние на существующую модель грозы.