Des scientifiques du Japon et de Singapour rapportent dans le numéro du 23 novembre du journal Nature qu’ils ont observé des signaux de positrons (contrepartie antimatière de l’électron) et de neutrons après la foudre.
Enoto et al décrivent comment les rayons gamma de la foudre réagissent avec l’air pour produire des radio-isotopes et même des positrons. Crédit image : Teruaki Enoto, Université de Kyoto.
“Nous savions déjà que les nuages orageux et les éclairs émettent des rayons gamma, et nous avons émis l’hypothèse qu’ils réagiraient d’une manière ou d’une autre avec les noyaux des éléments environnementaux dans l’atmosphère”, a déclaré le Dr Teruaki Enoto, scientifique de l’Université de Kyoto, auteur principal de l’article.
“En hiver, la zone côtière occidentale du Japon est idéale pour observer de puissants éclairs et orages. Ainsi, en 2015, nous avons commencé à construire une série de petits détecteurs de rayons gamma, et les avons placés à différents endroits le long de la côte.”
Lors d’un orage le 6 février 2017 au Japon, les détecteurs de l’équipe installés dans la ville de Kashiwazaki, à Niigata, ont enregistré un flash de rayons gamma d’une durée de moins d’une milliseconde immédiatement après un coup de foudre à quelques centaines de pieds de là.
“C’est à ce moment-là que nous avons réalisé que nous étions en train de voir une nouvelle face cachée de la foudre”, ont déclaré les chercheurs.
“Lorsque nous avons analysé les données, nous avons trouvé trois sursauts gamma distincts”, ont-ils ajouté.
“Le premier a duré moins d’une milliseconde ; le second était une rémanence de rayons gamma qui s’est désintégrée sur plusieurs dizaines de millisecondes ; et enfin il y avait une émission prolongée d’environ une minute.”
“Nous pouvions dire que la première salve provenait de la foudre. Grâce à nos analyses et à nos calculs, nous avons fini par déterminer les origines des deuxième et troisième émissions également”, a déclaré le Dr Enoto.
“La deuxième rémanence, par exemple, a été causée par la réaction de la foudre avec l’azote présent dans l’atmosphère.”
“Les rayons gamma émis par la foudre ont suffisamment d’énergie pour faire tomber un neutron de l’azote atmosphérique, et c’est la réabsorption de ce neutron par les particules de l’atmosphère qui a produit la rémanence des rayons gamma.”
“L’émission finale et prolongée provenait de la décomposition d’atomes d’azote désormais pauvres en neutrons et instables. Ceux-ci ont libéré des positrons, qui sont ensuite entrés en collision avec des électrons dans des événements d’annihilation libérant des rayons gamma. “
