Pencahayaan selalu menjadi sumber kekaguman dan misteri bagi kita manusia fana. Pada zaman kuno, orang-orang mengaitkannya dengan Dewa seperti Zeus dan Thor, ayah dari panteon Yunani dan Norse. Dengan lahirnya ilmu pengetahuan modern dan meteorologi, pencahayaan tidak lagi dianggap sebagai provinsi ilahi. Namun, ini tidak berarti bahwa arti misteri yang dibawanya telah sedikit berkurang.
Sebagai contoh, para ilmuwan telah menemukan bahwa petir terjadi di atmosfer planet lain, seperti raksasa gas Jupiter (tepat!) Dan dunia neraka Venus. Dan menurut penelitian terbaru dari Universitas Kyoto, sinar gamma yang disebabkan oleh pencahayaan berinteraksi dengan molekul udara, secara teratur menghasilkan radioisotop dan bahkan positron - versi antimateri elektron.
Studi yang berjudul "Reaksi Fotonuklir Dipicu oleh Pelepasan Petir", baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Alam. Penelitian ini dipimpin oleh Teruaki Enoto, seorang peneliti dari Pusat Hakubi untuk Penelitian Lanjutan di Universitas Kyoto, dan termasuk anggota dari Universitas Tokyo, Universitas Hokkaido, Universitas Nagoya, Pusat RIKEN Nishina, Tim MAXI, dan Energi Atom Jepang. Agen.
Untuk beberapa waktu, fisikawan telah menyadari bahwa semburan kecil sinar gamma berenergi tinggi dapat dihasilkan oleh badai petir - apa yang dikenal sebagai "sinar gamma terestrial". Mereka diyakini sebagai hasil dari medan listrik statis yang mempercepat elektron, yang kemudian diperlambat oleh atmosfer. Fenomena ini pertama kali ditemukan oleh observatorium berbasis luar angkasa, dan sinar hingga 100.000 elektron volt (100 MeV) telah diamati.
Mengingat tingkat energi yang terlibat, tim peneliti Jepang berusaha untuk memeriksa bagaimana semburan sinar gamma ini berinteraksi dengan molekul udara. Seperti Teruaki Enoto dari Universitas Kyoto, yang memimpin proyek ini, menjelaskan dalam siaran pers Universitas Kyoto:
“Kami sudah tahu bahwa awan petir dan kilat memancarkan sinar gamma, dan berhipotesis bahwa mereka akan bereaksi dengan inti unsur-unsur lingkungan di atmosfer. Di musim dingin, wilayah pesisir barat Jepang sangat ideal untuk mengamati kilat dan badai petir yang kuat. Jadi, pada 2015 kami mulai membangun serangkaian detektor sinar gamma kecil, dan menempatkannya di berbagai lokasi di sepanjang pantai. ”
Sayangnya, tim mengalami masalah pendanaan di sepanjang jalan. Seperti yang dijelaskan Enoto, mereka memutuskan untuk menjangkau masyarakat umum dan mengadakan kampanye crowdfunding untuk mendanai pekerjaan mereka. “Kami membuat kampanye crowdfunding melalui situs‘ akademisi, ”katanya,“ di mana kami menjelaskan metode ilmiah dan tujuan kami untuk proyek ini. Berkat dukungan semua orang, kami dapat menghasilkan lebih dari tujuan pendanaan awal kami. "
Berkat keberhasilan kampanye mereka, tim membangun dan memasang detektor partikel di pantai barat laut Honshu. Pada bulan Februari 2017, mereka memasang empat detektor lagi di kota Kashiwazaki, yang berjarak beberapa ratus meter dari kota tetangga Niigata. Segera setelah detektor dipasang, sambaran petir terjadi di Niigata, dan tim dapat mempelajarinya.
Apa yang mereka temukan adalah sesuatu yang sama sekali baru dan tidak terduga. Setelah menganalisis data, tim mendeteksi tiga ledakan sinar gamma yang berbeda dengan durasi yang bervariasi. Yang pertama kurang dari satu milidetik, yang kedua adalah gamma ray-afterglow yang membutuhkan beberapa milidetik untuk meluruh, dan yang terakhir adalah emisi berkepanjangan yang berlangsung sekitar satu menit. Seperti yang dijelaskan Enoto:
“Kita bisa tahu bahwa ledakan pertama adalah dari sambaran petir. Melalui analisis dan perhitungan kami, kami akhirnya menentukan asal-usul emisi kedua dan ketiga juga. ”
Mereka menentukan bahwa cahaya kedua disebabkan oleh petir yang bereaksi dengan nitrogen di atmosfer. Pada dasarnya, sinar gamma mampu menyebabkan molekul nitrogen kehilangan neutron, dan itu adalah reabsorpsi neutron oleh partikel atmosfer lain yang menghasilkan sinar gamma setelah cahaya. Emisi terakhir dan berkepanjangan adalah hasil dari penguraian atom-atom nitrogen yang tidak stabil.
Di sinilah segalanya menjadi menarik. Ketika nitrogen yang tidak stabil terurai, ia melepaskan positron yang kemudian bertabrakan dengan elektron, menyebabkan pemusnahan antimateri materi yang melepaskan lebih banyak sinar gamma. Seperti yang dijelaskan Enoto, ini menunjukkan, untuk pertama kalinya antimateri adalah sesuatu yang dapat terjadi di alam karena mekanisme umum.
"Kami memiliki gagasan bahwa antimateri adalah sesuatu yang hanya ada dalam fiksi ilmiah," katanya. "Siapa yang tahu bahwa itu bisa lewat tepat di atas kepala kita pada hari yang badai? Dan kami tahu semua ini berkat para pendukung kami yang bergabung dengan kami melalui 'akademisi'. Kami benar-benar berterima kasih kepada semua. "
Jika hasil ini memang benar, maka antimateri bukanlah zat yang sangat langka yang cenderung kita pikirkan. Selain itu, penelitian ini dapat menyajikan peluang baru untuk fisika energi tinggi dan penelitian antimateri. Semua penelitian ini juga dapat mengarah pada pengembangan teknik baru atau halus untuk membuatnya.
Ke depan, Enoto dan timnya berharap untuk melakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan sepuluh detektor yang masih mereka miliki di sepanjang pantai Jepang. Mereka juga berharap untuk terus melibatkan publik dengan penelitian mereka, sebuah proses yang jauh melampaui crowdfunding dan mencakup upaya para ilmuwan warga negara untuk membantu memproses dan menafsirkan data.
