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Confirmado: Relâmpagos produzem antimatéria

Confirmado: Relâmpagos produzem antimatéria
O relâmpago induz uma reação fotonuclear que produz nêutrons (matéria) e pósitrons (antimatéria). [Imagem: Kyoto University/Teruaki Enoto]

Raios gama de raios

Pesquisadores japoneses comprovaram pela primeira vez que os raios (a descarga elétrica) e os relâmpagos (a emissão luminosa) podem resultar em um fenômeno de aniquilação matéria-antimatéria. Quando partículas e antipartículas se chocam elas se aniquilam emitindo raios gama de alta energia.

Já se sabia que os raios produzem flashes de raios gama e que as tempestades ejetam antimatéria para o espaço, mas o processo todo ainda é largamente envolto em mistério.

Teruaki Enoto e seus colegas da Universidade de Quioto acreditam ter encontrado a prova definitiva de nêutrons (matéria) e pósitrons (antimatéria) emergindo do relâmpago, que funciona como um autêntico acelerador natural de partículas.

Antimatéria produzida por raios

Quando analisou os dados de uma emissão de raios gama emergindo da queda de um raio na cidade de Kashiwazaki, a equipe descobriu que não se tratava de uma, mas de três emissões distintas de raios gama: a primeira durou menos de um milissegundo; a segunda foi um brilho residual de raios gama, que decaiu ao longo de várias dezenas de milissegundos; finalmente, a terceira emissão durou mais de um minuto.

A primeira é a emissão já esperada, de ocorrência típica nas quedas de raios. A segunda, porém, foi causada pela reação do raio com o nitrogênio atmosférico. Os raios gama emitidos pelo relâmpago têm energia suficiente para arrancar um nêutron do nitrogênio, e é a reabsorção desse nêutron por partículas na atmosfera que produz o pós-brilho de raios gama.

Mas a terceira emissão, mais prolongada, emergiu da quebra dos átomos de nitrogênio instáveis devido à perda de nêutrons. É dessa reação - uma reação fotonuclear alimentada pelo relâmpago - que emerge a antimatéria, com os pósitrons a seguir colidindo com elétrons e liberando raios gama.

"Nós temos essa ideia de que a antimatéria é algo que existe apenas na ficção científica. Quem diria que ela pode estar passando logo acima das nossas cabeças em um dia de tempestade," comentou Enoto.

Esta descoberta só foi possível com a ajuda popular. A equipe ficou sem financiamento no meio da pesquisa e lançou uma campanha de arrecadação de fundos coletivos que permitiu a instalação e manutenção de 10 detectores ao longo da costa do Japão. Os detectores continuam operando, e a equipe afirma esperar novas medições mais precisas e, eventualmente, novas descobertas.

Bibliografia:

Photonuclear reactions triggered by lightning discharge
Teruaki Enoto, Yuuki Wada, Yoshihiro Furuta, Kazuhiro Nakazawa, Takayuki Yuasa, Kazufumi Okuda, Kazuo Makishima, Mitsuteru Sato, Yousuke Sato, Toshio Nakano, Daigo Umemoto, Harufumi Tsuchiya
Nature
Vol.: 551, 481-484
DOI: 10.1038/nature24630




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