Temporali da … gigawatt!

immagine e citazioni da Science News

I versatili muoni stanno aiutando a comprendere le caratteristiche di uno degli avvenimenti che ci hanno sempre affascinati (e spaventati!) da sempre: i temporali.

I muoni sono dei “cugini pesanti” dei comuni elettroni. Come sappiamo, gli elettroni sono le piccole particelle che danno le proprietà chimiche agli elementi di cui siamo fatti, e sono anche i portatori dell’elettricità nelle nostre case … e nei fulmini! I muoni hanno una massa di circa duecento volte quella degli elettroni (e per questo sono molto penetranti) ma, a differenza di questi, sono instabili. Vengono però prodotti continuamente negli strati alti dell’atmosfera dai raggi cosmici e da lì arrivano fino a terra al ritmo di circa uno per centimetro quadro per secondo. La loro instabilità non è un problema, in quanto hanno una vita media piuttosto lunga per gli standard del mondo subnucleare: oltre due microsecondi, che per effetti relativistici si allunga parecchio consentendo viaggi di diversi chilometri dall’alta atmosfera terrestre fino alla superficie.

La facility indiana GRAPES-3, che monitora con continuità 2,5 milioni di muoni al minuto, ha registrato un calo delle rilevazioni durante i temporali (la loro attività elettrica rallenta i muoni, che sono carichi come gli elettroni). Combinando le osservazioni di questa riduzione con le simulazioni dei campi elettrici necessari a produrla, i ricercatori sono emersi con una stima per la potenza energetica rilasciata in un temporale. Il risultato suggerisce una potenza paragonabile a quella di un reattore nucleare, circa 2 gigawatt!

During thunderstorms, that rate drops, as muons, which are electrically charged, tend to be slowed by a thunderstorm’s electric fields. […] Using computer simulations of a thunderstorm, the researchers determined the electric potential necessary to explain the drop in muons spotted during the 2014 storm. The team also estimated the storm’s electric power: It was similar to the output of a large nuclear reactor, at around 2 billion watts.

Ok. Ma le conseguenze non conosciute quali sarebbero?

Ecco il punto: l’energia sprigionata durante i temporali sarebbe tale da poter generare antimateria (i positroni, ovvero gli “antielettroni” con carica positiva esattamente opposta a quella degli elettroni negativi) ed anche raggi gamma (una radiazione elettromagnetica di energia elevatissima, superiore al visibile, agli ultravioletti, ai raggi X).

If confirmed, though, such high voltages inside a thunderstorm could explain a puzzling observation: Some storms send bursts of high-energy light, called gamma rays, upward (SN: 5/30/15, p. 12). But scientists don’t fully understand the processes that could create such energetic light.

 

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