من بيان صحفي لوكالة ناسا:
اكتشف العلماء الذين يستخدمون تلسكوب Fermi Gamma-ray Space Telescope التابع لوكالة ناسا حزمًا من المادة المضادة المنتجة فوق العواصف الرعدية على الأرض ، وهي ظاهرة لم يسبق لها مثيل.
يعتقد العلماء أن جسيمات المادة المضادة تشكلت في فلاش أشعة غاما الأرضية (TGF) ، وهو انفجار قصير أنتج داخل العواصف الرعدية وأثبت أنه مرتبط بالبرق. تشير التقديرات إلى أن حوالي 500 TGFs تحدث يوميًا في جميع أنحاء العالم ، ولكن معظمها لا يتم اكتشافها.
قال مايكل بريجز ، عضو فريق مراقبة انفجر أشعة غاما (GBM) في جامعة ألاباما في هانتسفيل (UAH): "هذه الإشارات هي أول دليل مباشر على أن العواصف الرعدية تصنع حزمًا من الجسيمات المضادة للمادة". وقدم النتائج يوم الاثنين ، خلال مؤتمر صحفي في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية في سياتل.
تم تصميم Fermi لمراقبة أشعة جاما ، وهي أعلى شكل من أشكال الطاقة. عندما يصطدم فيرمي المضاد للمادة بجسيم من المادة الطبيعية ، يتم القضاء على الجسيمين على الفور وتحويلهما إلى أشعة غاما. اكتشف GBM أشعة غاما بطاقة 511000 فولت إلكترون ، إشارة تشير إلى أن الإلكترون قد التقى بنظيره المضاد ، البوزيترون.
على الرغم من أن GBM الخاص بـ Fermi مصمم لمراقبة الأحداث عالية الطاقة في الكون ، إلا أنه يوفر أيضًا رؤى قيمة حول هذه الظاهرة الغريبة. يراقب GBM باستمرار السماء السماوية بأكملها فوق والأرض أدناه. حدد فريق GBM 130 TGFs منذ إطلاق Fermi في عام 2008.
"في المدار لمدة تقل عن ثلاث سنوات ، أثبتت مهمة فيرمي أنها أداة مدهشة لاستكشاف الكون. قالت إيلانا هاروس ، عالمة برنامج فيرمي في مقر وكالة ناسا في واشنطن: "نتعلم الآن أنها يمكن أن تكتشف الأسرار أقرب إلى الوطن".
كانت المركبة الفضائية تقع مباشرة فوق عاصفة رعدية لمعظم TGFs المرصودة ، ولكن في أربع حالات ، كانت العواصف بعيدة عن فيرمي. بالإضافة إلى ذلك ، أشارت الإشارات اللاسلكية التي تم إنشاؤها بواسطة الصواعق والتي تم اكتشافها بواسطة شبكة مراقبة عالمية إلى أن البرق الوحيد في ذلك الوقت كان على بعد مئات أو أكثر من الأميال. خلال TGF واحد ، الذي وقع في 14 ديسمبر 2009 ، كانت Fermi تقع فوق مصر. لكن العاصفة النشطة كانت في زامبيا ، على بعد حوالي 2800 ميل إلى الجنوب. كانت العاصفة البعيدة تحت أفق فيرمي ، لذلك لم يكن بالإمكان الكشف عن أي أشعة غاما تنتجها.
قال جوزيف دواير من معهد فلوريدا للتكنولوجيا في ملبورن ، فلوريدا: "على الرغم من أن فيرمي لم يتمكن من رؤية العاصفة ، إلا أن المركبة الفضائية كانت مرتبطة بها بشكل مغناطيسي. أنتجت TGF إلكترونات عالية السرعة وبوزيترونات ، والتي استقرت بعد ذلك المجال المغناطيسي للأرض لضرب المركبة الفضائية ".
استمر الشعاع بعد فيرمي ، ووصل إلى موقع ، يُعرف بنقطة مرآة ، حيث تم عكس حركته ، ثم اصطدم بالمركبة الفضائية مرة أخرى بعد 23 ثانية فقط. في كل مرة ، تصطدم البوزيترونات في الحزمة بالإلكترونات في المركبة الفضائية. تم القضاء على الجسيمات بعضها البعض ، وتنبعث منها أشعة غاما المكتشفة بواسطة GBM من Fermi.
يشتبه العلماء منذ فترة طويلة في أن TGFs تنشأ من الحقول الكهربائية القوية بالقرب من قمم العواصف الرعدية. في ظل الظروف المناسبة ، كما يقولون ، يصبح المجال قويًا بما يكفي ليقود سيلًا كبيرًا من الإلكترونات. تصل سرعة الإلكترونات بسرعة تصل إلى سرعة الضوء تقريبًا ، فتصدر أشعة جاما عندما تنحرف عنها جزيئات الهواء. عادة ، يتم الكشف عن أشعة جاما هذه على أنها TGF.
لكن الإلكترونات المتتالية تنتج الكثير من أشعة جاما التي تنفجر الإلكترونات والبوزيترونات الخالية من الغلاف الجوي. يحدث هذا عندما تتحول طاقة أشعة غاما إلى زوج من الجسيمات: إلكترون وبوزيترون. هذه الجسيمات هي التي تصل إلى مدار فيرمي.
يظهر الكشف عن البوزيترونات أن العديد من الجسيمات عالية الطاقة يتم طردها من الغلاف الجوي. في الواقع ، يعتقد العلماء الآن أن جميع TGFs تنبعث من حزم الإلكترون / البوزيترون. وقد تم قبول ورقة عن النتائج للنشر في رسائل البحوث الجيوفيزيائية.
قال ستيفن كومر من جامعة ديوك: "نتائج فيرمي تقربنا خطوة نحو فهم كيفية عمل TGFs". "لا يزال يتعين علينا معرفة ما هو خاص بشأن هذه العواصف والدور الدقيق الذي يلعبه البرق في هذه العملية."
تلسكوب Fermi Gamma-ray Space Telescope التابع لناسا هو شراكة في الفيزياء الفلكية وفيزياء الجسيمات. يدار من قبل مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت ، ماريلاند. وقد تم تطويره بالتعاون مع وزارة الطاقة الأمريكية ، مع مساهمات مهمة من المؤسسات الأكاديمية والشركاء في فرنسا وألمانيا وإيطاليا واليابان والسويد والولايات المتحدة.
يقع مركز GBM Instrument Operations Center في المركز الوطني لتكنولوجيا علوم الفضاء في هانتسفيل ، آلا. ويضم الفريق تعاونًا من علماء من UAH ، ومركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا في هانتسفيل ، ومعهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض في ألمانيا ومؤسسات أخرى.
بعد منتصف الليل يوم الاثنين ، (التوقيت الرسمي الشرقي) ، ستصبح الورقة متاحة على موقع AGU على هذا الرابط لأولئك المسجلين في AGU.
