Des orages ont déclenché des réactions nucléaires dans le ciel

Pour la première fois, des scientifiques ont assisté à des réactions nucléaires déclenchées par la foudre dans l'atmosphère, confirmant une hypothèse remontant à près d'un siècle.

Il est prédit depuis longtemps que les électrons de haute énergie dans la foudre peuvent produire des rayons gamma qui induisent des réactions nucléaires dans les nuages ​​d'orage, mais jusqu'à présent, le phénomène n'a jamais été observé de façon concluante.

"La réaction photonucléaire dans l'atmosphère est théoriquement attendue [to be] déclenchée par un tel rayonnement énergétique", explique l'un des chercheurs, l'astrophysicien Teruaki Enoto de l'Université de Kyoto au Japon, à ScienceAlert.

"Plusieurs groupes ont accumulé des signatures de ce phénomène, comme des signaux de neutrons ou de positons, qui sont les produits de cette réaction."

(Leonid Babich / Nature)

Depuis les années 1980, les scientifiques ont détecté ces types de signaux au moyen d'observatoires terrestres, aériens et satellitaires, mais il était auparavant difficile de confirmer expérimentalement que les réactions nucléaires produisaient les neutrons, les positrons ou les particules observés.

Ici, Enoto et ses collègues chercheurs ont utilisé des détecteurs de radiation installés à la centrale nucléaire de Kashiwazaki-Kariwa à Niigata, le long de la côte de la mer du Japon.

Lors d'un orage en février de cette année, l'équipe a détecté un "rayonnement intense" causé par la foudre juste au large de la côte, y compris un bref éclair de rayons gamma.

Cela a été suivi par une ligne de rayons gamma prolongée à une énergie de 0,511 mégaélectronvolts (MeV) – la signature énergétique que vous attendez de voir des positons et des électrons après une réaction nucléaire.

"Cette ligne est une indication concluante de l'annihilation électron-positon, et représente une preuve sans équivoque que les réactions photonucléaires peuvent être déclenchées par des orages", explique le physicien expérimental Leonid Babich du Centre nucléaire russe, dans un commentaire sur la recherche en La ​​nature .

Selon Enoto, les découvertes nous montrent qu'il se passe plus d'orages que nous ne pouvons l'imaginer.

"Habituellement, les gens pensent que la foudre peut interagir avec des électrons dans les atomes", a-t-il déclaré à ScienceAlert

.

"Les réactions photonucléaires indiquent que la foudre interagit même avec les noyaux si les rayons gamma ont une énergie suffisamment élevée pour éliminer les neutrons des noyaux."

En plus de générer des neutrons et des positons, le processus observé est également important car c'est la deuxième fois que nous voyons des isotopes radioactifs naturellement produits dans l'atmosphère – l'autre exemple étant des particules produites par les rayons cosmiques.

Mais juste parce qu'il y a maintenant des preuves solides que la foudre génère des particules radioactives dans le ciel, il n'y a aucune raison de s'inquiéter.

"Étant donné que les isotopes radioactifs sont de courte durée, restreints dans l'espace et relativement peu par rapport aux environnements radiatifs de fond habituels, je pense que ce phénomène ne présente aucun risque pour la santé", explique Enoto.

Quant à savoir si cela signifie que tous les orages sont capables de déclencher ces réactions, les chercheurs ne sont pas entièrement certains.

"C'est toujours une question ouverte", dit Enoto.

"Nous avons prouvé l'existence de réactions photonucléaires au moins à partir d'une décharge de foudre … Pour répondre à votre question, nous avons besoin de plus d'études statistiques et quantitatives Je soupçonne personnellement que la réaction photonucléaire se produirait lors d'événements puissants."

Les résultats sont reportés dans Nature .