Se demuestra que la antimateria se forma en los rayos que se producen en la Tierra

Los rayos siempre han sido una fuente de asombro y misterio para nosotros. En la antigüedad, la gente lo asociaba con dioses como Zeus y Thor, los padres de los panteones griegos y nórdicos. Con el nacimiento de la ciencia moderna y la meteorología, los rayos ya no se consideran dueños de de lo divino. Sin embargo, esto no significa que la sensación de misterio que conlleva haya disminuido un poco.

Por ejemplo, los científicos han descubierto que los rayos se producen en las atmósferas de otros planetas, como el gigante de gas Júpiter y en el mundo infernal de Venus. Y según un estudio reciente de la Universidad de Kyoto, los rayos gamma causados ​​por los rayos interactúan con las moléculas de aire, produciendo regularmente radioisótopos e incluso positrones, la versión de la antimateria de los electrones.

El estudio, titulado “Reacciones fotonucleares desencadenadas por descarga de rayos”, apareció recientemente en la revista científica Nature. El estudio fue dirigido por Teruaki Enoto, investigador del Centro Hakubi de Investigación Avanzada en la Universidad de Kioto.

Durante algún tiempo, los físicos han sido conscientes de que pequeñas ráfagas de rayos gamma de alta energía pueden ser producidas por tormentas eléctricas, lo que se conoce como “destellos de rayos gamma terrestres”. Se cree que son el resultado de campos eléctricos estáticos que aceleran los electrones, que luego son desacelerados por la atmósfera. Este fenómeno fue descubierto por primera vez por observatorios espaciales, y se han observado rayos de hasta 100.000 electronvoltios (100 MeV) de energía.

Dados los niveles de energía involucrados, el equipo de investigación japonés buscó examinar cómo estas ráfagas de rayos gamma interactúan con las moléculas de aire.

Hasta ahora ya se conocia que los rayos emiten rayos gamma, y ​​la hipótesis de que reaccionarían de alguna manera con los núcleos de los elementos ambientales de la atmósfera. En invierno, la zona costera occidental de Japón es ideal para observar fuertes rayos y tormentas eléctricas. Entonces, en 2015 comenzamos a construir una serie de pequeños detectores de rayos gamma, y ​​se colocaron en varios lugares a lo largo de la costa.

Lamentablemente, el equipo se encontró con problemas de financiación en el camino y decidieron acercarse al público en general y establecieron una campaña de crowdfunding para financiar su trabajo. Gracias al apoyo de todos, se pudo hacer mucho más que nuestra meta de financiación original.

El equipo de la Universidad de Kyoto ha desvelado el misterio de las cascadas de emisión de rayos gamma causadas por los rayos.

Una vez realizada la investigación lo que encontraron fue algo completamente nuevo e inesperado. Después de analizar los datos, el equipo detectó tres estallidos distintos de rayos gamma de duración variable. El primero tenía menos de un milisegundo de duración, el segundo era un resplandor de rayos gamma que tardó varios milisegundos en descomponerse, y el último fue una emisión prolongada que duró aproximadamente un minuto.

Se llegó a la conclusión de que el primer estallido fue del rayo. A través de sus análisis y cálculos, finalmente se determino los orígenes de la segunda y tercera emisión también.

Ellos determinaron que el segundo resplandor posterior fue causado por el rayo que reaccionó con nitrógeno en la atmósfera. Esencialmente, los rayos gamma son capaces de hacer que las moléculas de nitrógeno pierdan un neutrón, y fue la reabsorción de estos neutrones por parte de otras partículas atmosféricas las que produjeron el resplandor del rayo gamma. La emisión final y prolongada fue el resultado de la descomposición de átomos de nitrógeno inestables.

Fue aquí donde las cosas se pusieron realmente interesantes. A medida que el nitrógeno inestable se descomponía, liberaba positrones que luego colisionaban con electrones, causando aniquilaciones de materia y antimateria que liberaban más rayos gamma. Como explicó Enoto, esto demostró, por primera vez, que la antimateria es algo que puede ocurrir en la naturaleza debido a mecanismos comunes.

Si estos resultados son realmente correctos, entonces la antimateria no es la sustancia extremadamente rara que tendemos a pensar que es. Además, el estudio podría presentar nuevas oportunidades para la física de alta energía y la investigación de la antimateria. Toda esta investigación también podría conducir al desarrollo de técnicas nuevas o refinadas para crearla.

De cara al futuro, Enoto y su equipo esperan realizar más investigaciones utilizando los diez detectores que todavía tienen funcionando a lo largo de la costa de Japón. También esperan continuar involucrando al público con su investigación, un proceso que va más allá del crowdfunding e incluye los esfuerzos de científicos ciudadanos para ayudar a procesar e interpretar datos.

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