В грозовых облаках нашли «сгусток» антиматерии

Молния — единственный видимый продукт интенсивной электрической активности, которая происходит в грозовых облаках. Но учёные неожиданно нашли там кое-что поинтереснее: большое количество антиматерии, пишет журнал Nature. Возможно, этот факт поможет объяснить, как именно в облаках формируются молнии.

С недавних пор известно, что мощная гроза генерирует позитроны (античастицы электронов). Однако 21 августа 2009 года доктор физики Джозеф Двайер (Joseph Dwyer) из университета Нью-Гемпшира с коллегами летели на самолёте вместе с измерительным оборудованием. Их занесло прямо в грозовое облако — и там приборы зарегистрировали такое количество позитронов, какое невозможно объяснить ни одним физическим процессом.

Дело в том, что ключевым свойством антиматерии является то, что при контакте с обычным веществом происходит аннигиляция. Частица и античастица прекращают существование, порождая ряд других частиц. Вот почему антиматерия настолько редка.

Явление казалось настолько странным, что Двайер несколько лет после инцидента не публиковал результаты наблюдений.

В прошлом десятилетии именно д-р Двайер с коллегами доказали, что во время грозы происходит образование позитронов, а также высокоэнергетических фотонов. Полёт в окрестностях грозовых туч был совершён в исследовательских целях. Конечно, никто не собирался заходить прямо внутрь, просто пилот неверно истолковал показания радаров. Двайер говорит, что когда все осознали ошибку, он попрощался с жизнью.

За несколько минут внутри грозовых облаков самолёт чудом избежал электрического разряда. Зато приборы зарегистрировали три волны фотонов с энергией 511 килоэлектронвольт — это железобетонный признак аннигиляции трёх позитронов с электронами.

Каждый всплеск длился 0,2 секунды и сопровождался последующим потоком фотонов с чуть меньшей энергией. Учёные предполагают, что некоторые из частиц лишились части энергии, преодолев определённое расстояние. Исходя из этого, они рассчитали, что самолёт находился в облаке короткоживущих позитронов диаметром около 1-2 км.

Пять лет учёные моделировали генерацию позитронов с такими параметрами, но не смогли выдвинуть теорию. Например, если бы позитроны имели космическое происхождение, то тогда приборы зарегистрировали бы другие виды радиации из-за движения позитронов. Этого не было.

Сейчас Двайер с коллегами решились на публикацию. Научная статья вышла в Журнале физики плазмы (Journal of Plasma Physics). В онлайне её пока нет.

Коллеги согласны, что феномен нельзя объяснить. «Эти наблюдения представляются загадочными», — сказал физик из космического центра НАСА Майкл Бриггс (Michael Briggs) в комментарии Nature. Другие физики сомневаются в расчёте размера «позитронного облака». Возможно, оно было гораздо меньше. Российский физик Александр Гуревич из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН скептически предположил, что «облако» и вовсе ограничено обшивкой самолёта, который двигаясь на большой скорости сгенерировал мощнейшее электромагнитное поле вокруг крыльев — и там началась генерация позитронов.

Чтобы проверить теорию, необходимы новые экспериментальные данные. Любители запускают в грозовые облака воздушные шары. У американских учёных есть идея запустить внутрь облака детектор частиц на броневом противотанковом штурмовике A-10 ‘Warthog’.

В любом случае, внутри грозы явно происходит что-то интересное.