[Cytadela] Piorunujący rozpad pozytonów

[NewsBot - Aktualności]

Niewątpliwie Wszechświat stanowi niewyobrażalnie wielką scenę, na której rozgrywają się spektakularne, pełne rozmachu i dramatyzmu zjawiska, wszystko to jednak odbywa się tak daleko stąd i pozornie tak powoli, że niezwykle trudno przy pomocy naszych ograniczonych zmysłów pojąć, jak gwałtowne i brutalne w rzeczywistości mogą być takie „kosmiczne fajerwerki” – wystarczy pomyśleć tutaj choćby o gigantycznych kosmicznych kolizjach,  w efekcie których uczestnicy takiego karambolu zmieniają zupełnie swe oblicza. Istnieją jednak również zjawiska, które nawet w porównaniu do maleńkiego przedziału czasowego, jakim dysponują zazwyczaj ludzie za swego życia, są niezwykle krótkie – czymś takim są z pewnością tzw. rozbłyski gamma (skrótowo GRB od angielskiego „Gamma-Ray Burst”), w przypadku których te najkrótsze trwają nawet drobne ułamki sekund.

 

Rozbłyski gamma, których zasadniczy podział wiąże się właśnie z czasem ich trwania (błyski krótkie, trwające mniej niż 2 sekundy oraz błyski długie, trwające dłużej, nawet do godziny) to, zgodnie z obecnym stanem naszej wiedzy, echa odległych, niezwykle gwałtownych zjawisk, związanych z eksplozjami supernowych oraz łączeniem się ze sobą tak egzotycznych obiektów, jak gwiazdy neutronowe czy czarne dziury. Warto tutaj wspomnieć, że energia wydzielana w trakcie tych zdarzeń musi być wprost niewyobrażalna – przytoczę na rzecz tego choćby dość aktualny i świeży argument taki, że kilka miesięcy temu zaobserwowany rozbłysk gamma (GBR090423) stanowi najprawdopodobniej ślad najodleglejszego obiektu, jaki kiedykolwiek zaobserwowaliśmy we Wszechświecie; biorąc pod uwagę ogromny dzielący nas od niego dystans i to, że błysk został dostrzeżony, wydzielona energia musiała być przeogromna. Błędem byłoby jednak przypuszczenie, że wysoce energetyczne promieniowanie gamma, rejestrowane siłą rzeczy w trakcie takich błysków, na wyłączność powiązane jest z dramatycznymi kosmicznymi katastrofami.

 

Wraz z nadejściem mrocznej epoki atomu człowiek stworzył niszczycielskie narzędzie, które – poza całym asortymentem innych morderczych efektów – wydziela również promieniowanie gamma. Broń jądrowa to jednak tylko jeden z przykładów – promieniowanie to ma również (pomijam tutaj astronomię i rejestrację promieniowania w celach badawczych) zastosowanie w medycynie i przemyśle. O ile jednak nie wydaje się to specjalnie zaskakujące, to pewnie nie każdy wie o tym, że błyski gamma nie są charakterystyczne tylko dla odległych otchłani Wszechświata – mamy do czynienia z nimi również zupełnie blisko, bo w naszym bezpośrednim sąsiedztwie na Ziemi.

 

Oczywiście takie porównanie może na pierwszy rzut oka wydawać się mocno naciągane – w żadnym wypadku nie można postawić obok siebie kosmicznych rozbłysków gamma (GRB) i tzw. ziemskich błysków gamma (TGFs, z angielska „Terrestial Gamma-ray Flash”). Zarówno przyczyny, skala jak i charakterystyka tych błysków są zupełnie odmienne, niemniej jednak istnienie błysków gamma na Ziemi jest niezaprzeczalnym faktem.

 

Po raz pierwszy błyski TGF zarejestrowane zostały już we wczesnych latach 90-tych dwudziestego wieku, kiedy to amerykański satelita Compton Gamma Ray Observatory (CGRO), wypełniający poczciwie swą misję do 2000 roku, kiedy to zakończył żywot w Oceanie Spokojnym, kątem oka zapewne zauważył takie błyski „za plecami” w atmosferze ziemskiej; kolejnym instrumentem badawczym, który zarejestrował dotąd aż ok. 800 takich błysków, jest satelita RHESSI (Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager) , którego zadaniem jest zasadniczo obrazowanie aktywności słonecznej w zakresie promieniowania rentgenowskiego i gamma. Można więc powiedzieć, że ziemskie błyski gamma nie są niczym specjalnie nieoczekiwanym ani zajmującym – ostatnie dni jednak pokazały, jak niewiele naprawdę o nich wiemy.

 

Kosmiczny teleskop FERMI w ciągu pierwszych 14 miesięcy swej „działalności” zarejestrował do chwili obecnej 17 błysków gamma „ziemskiego” pochodzenia. W trakcie tegorocznego „FERMI Symposium”, konferencji speców wykorzystujących teleskop w swej pracy zawodowej, jeden z nich – niejaki Michael Briggs z University of Alabama w Huntsville (USA), który, nawiasem mówiąc, fizykiem jest mocno nietypowym (od 10 lat jest aktywny jako „oblatywacz” eksperymentalnych maszyn na usługach amerykańskiego US Air Force), przedstawił  piątego listopada w ramach swego referatu frapujące wyniki obserwacji, dotyczące dwóch z wspomnianych wyżej kilkunastu błysków.

 

Warto w tym miejscu może byłoby wreszcie zdradzić, skąd owe błyski energetycznego promieniowania w ogóle się biorą, a przynajmniej jakie są nasze podejrzenia odnośnie ich przyczyn. Wedle najlepszej współczesnej wiedzy błyski TFG pozostają w ścisłym związku ze zjawiskiem każdemu z nas z pewnością znanym – burzami. Do rejestracji błysków dochodzi bowiem zazwyczaj bezpośrednio przed, w trakcie lub też natychmiast po zarejestrowaniu skądinąd znanych każdemu piorunów. Naukowcy przypuszczają, że błyski TFG inicjowane są czasem (swoją drogą dlaczego nie za każdym razem?) w górnych warstwach chmur burzowych a zjawisko ma związek z polem elektrycznym, towarzyszącym nieodłącznie burzom. Wedle naukowców spierających się jeszcze co do szczegółów zasadniczo dochodzi do przyspieszenia elektronów, które złapane zostaną w okowy takiego pola, następnie owe niezwykle szybkie elektrony zderzają się z cząsteczkami powietrza, powodując emisję promieniowania gamma, zdarzyć się również może, że elektrony takie „wybijająâ€ elektrony z tych cząsteczek, wywołując „lawinę” cząstek w polu elektrycznym. Ponieważ szczegóły są dla mnie jednak dość mętne i niewiele z tego zrozumiem, pozostawię eksplorację szczegółów ambitniejszym czytelników.

 

Jakby jednak nie było – ziemskie błyski gamma powiązane są z piorunami, to wydaje się być raczej pewne. Wspomniany wyżej Briggs nie chciał jednak o tym snuć swych rozważań – wiadomo o takim związku nie od dziś, pilot USAF poinformował zaskoczonych słuchaczy, że dwa z siedemnastu błysków gamma, zarejestrowanych przez teleskop FERMI, wskazywały na związaną z nimi emisję… antymaterii.

 

W trakcie dwóch obserwowanych nie tak dawno burz teleskop zarejestrował emisję promieniowania gamma o ściśle określonej energii  (dokładniej mówiąc 511 keV), które mogło zostać  wyemitowane – zgodnie z naszą obecną wiedzą – wyłącznie w trakcie rozpadu pozytonów, inaczej mówiąc odpowiedników elektronów w przeciwnym „obozie” antymaterii. Po raz pierwszy w historii dokonano takiej obserwacji – naukowcy głowią się obecnie nad tym, jaki mechanizm kryje się za zaskakującym faktem kreacji antymaterii w trakcie burzowej zawieruchy. Niezwykła sygnatura pozytonów zdaje się póki co sugerować, że dochodzić musi w jakiś sposób do odwrócenia zwyczajnej orientacji pola elektrycznego, powiązanego z burzą.

 

Briggs opracowuje obecnie wyniki swych obserwacji, przygotowując je do druku. Aktualnie brak godnego uwagi opisu zjawiska, wygląda na to, że zapracowanym fizykom trzeba będzie dać trochę czasu na opracowanie teoretycznego wyjaśnienia, wiążącego burze z antymaterią. Niewątpliwie jednak jest to ciekawe odkrycie – kto wie, może w trudnej do przewidzenia przyszłości ułatwi ono fizykom opracowanie nowych, dotąd nieznanych sposobów kreacji antymaterii, co byłoby alternatywą dla wielce mozolnego procesu wykorzystywanego choćby w ośrodku CERN.

 

 

Źródła:

 

Link 1

Wyświetl pełny artykuł

[ZbyT]

ciekawy artykuł ale mam pewne zastrzeżenie. Fotony o energii 511 keV powstają w wyniku anihilacji pozytonów (lub pozytonium czyli związanego układu elektron-pozyton), a nie z rozpadu pozytonu. Do wypromieniowania takiej pary fotonów potrzebny jest (oprócz pozytonu) elektron. Sam pozyton nie wystarczy

 

przy okazji jako stały czytelnik tego działu mam prośbę o ograniczenie używania cudzysłowów (chyba ?) i innych upiększaczy bo u mnie są widziane jako zbitka dziwnych znaków graficznych, co znacznie zmniejsza czytelność tekstu, a nawet utrudnia jego zrozumienie

 

pozdrawiam

[szuu]

przy okazji jako stały czytelnik tego działu mam prośbę o ograniczenie używania cudzysłowów (chyba ?)

wygląda na błąd w IPB bo na oryginalnej stronie i w RSS jest dobrze

[finwe.isilra]

ciekawy artykuł ale mam pewne zastrzeżenie. Fotony o energii 511 keV powstają w wyniku anihilacji pozytonów (lub pozytonium czyli związanego układu elektron-pozyton), a nie z rozpadu pozytonu. Do wypromieniowania takiej pary fotonów potrzebny jest (oprócz pozytonu) elektron. Sam pozyton nie wystarczy

 

przy okazji jako stały czytelnik tego działu mam prośbę o ograniczenie używania cudzysłowów (chyba ?) i innych upiększaczy bo u mnie są widziane jako zbitka dziwnych znaków graficznych, co znacznie zmniejsza czytelność tekstu, a nawet utrudnia jego zrozumienie

 

pozdrawiam

 

Witam,

 

rzeczywiście chyba popełniłem tutaj sporawy błąd, przepraszam, poprawię jeśli znajdę czas. Natomiast co do "upiększaczy"... Cóż, na mojej stronie problemu nie ma, więc nie mam zamiaru czegoś zmieniać,szczególnie że cudzysłowy nie są w moim mniemaniu żadnym upiększaczami a dość istotnymi elementami języka pisanego;) Musi być problem przy przerzucaniu tekstu na forum, jednak tutaj nie mam żadnego wpływu.

 

Pozdrawiam