Une avancée dans la compréhension des rares rayons gamma causés par la foudre

Une avancée dans la compréhension des rares rayons gamma causés par la foudre

Les détecteurs télescopiques sont déployés dans le désert occidental de l’Utah. 507 détecteurs sont situés sur une grille d'une superficie de 700 km2

Dans le désert occidental de l'Utah, un ensemble de télescopes situés sur le territoire occupé couvre les paramètres de New York. Ils y ont été installés en prévision des radiations cosmiques. L'objet capture des particules de haute énergie qui entrent en collision constante avec l'atmosphère terrestre. Les rayons cosmiques activent plus de 500 capteurs toutes les quelques minutes.

Lors de la vérification des données en 2013, les physiciens ont remarqué une étrange signature de particule. C'était l'équivalent photon de la pluie légère. Dans le tableau enregistré de manière inattendue un phénomène rare - les rayons gamma. Ce sont des ondes lumineuses de la plus haute énergie dans le spectre électromagnétique résultant des coups de foudre. Au bout de 5 ans, une équipe de l’Université de l’Utah a surveillé plus en détail les flashs gamma au sol en descente.

Le réseau télescopique a capturé 10 rafales de TGF au cours de la période 2014-2016. Le projet «Lightning Project» a été le premier à détecter le TGF au début d'un éclair nuageux et à montrer où il est apparu à l'intérieur d'un orage. Le réseau télescopique est désormais le seul moyen de documenter l'empreinte complète du TGF et de montrer qu'un rayon gamma de diamètre couvre une zone de 3 à 5 km.

Laboratoire aléatoire

Le travail est basé sur une étude publiée l'année dernière. Il a établi une forte corrélation entre les sursauts similaires de particules d'énergie détectés en 2008-2013, ainsi que l'activité de foudre enregistrée par le réseau national de détection de foudre. Les physiciens ont été choqués.

Par exemple, vous pouvez capturer 4 à 5 activations de détecteur en une milliseconde. C'est beaucoup plus rapide que prévu des rayons cosmiques. En conséquence, il est devenu évident que tous ces événements étranges se sont produits par mauvais temps. Afin d'étudier plus en détail la foudre, les chercheurs du laboratoire de recherche atmosphérique de Langmuir ont été attirés. Ils ont installé une carte de 9 stations qui crée des images 3D de rayonnement radiofréquence. En 2014, un dispositif supplémentaire a été installé au centre de la matrice («antenne lente»), qui enregistre les modifications de la charge électrique d'un orage causées par un coup de foudre.

La détection du réseau télescopique et l'observation de la foudre représentent une nouvelle étape dans la compréhension du TGF. Les mesures montrent également que les rayons gamma sont générés en impulsions courtes, chacune ne dure que dix à plusieurs dizaines de microsecondes.

Phénomène très rare

Le premier TGF en 1994 a enregistré le satellite Fermi. Jusque-là, les physiciens croyaient que seuls les événements célestes puissants, tels que l'explosion stellaire, étaient capables de créer des rayons gamma. Peu à peu, il est devenu évident que les rayons se formaient au cours des premières millisecondes de la foudre ascendante.

Auparavant, seuls 6 TGF étaient enregistrés, dont deux créés artificiellement dans des expériences induites. Les 4 études restantes avec la foudre naturelle ont indiqué que le TGF est apparu beaucoup plus tard lorsque la foudre a frappé la surface. Les observations sur réseau sont les premières à montrer que les TGF se produisent au stade initial de destruction par la foudre, comme les observations par satellite.

Et ensuite?

Beaucoup de questions sont restées sans réponse. Par exemple, tous les coups de foudre ne créent pas de fusées éclairantes. La chose est qu'il n'y a qu'un seul type spécifique? L’équipe espère installer des capteurs supplémentaires dans la matrice afin d’améliorer le processus de mesure de la foudre.

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