Вчені розгадали таємницю рентгенівських блискавиць

Група вчених зі США розв’язала давню фізичну загадку, яка протягом десятиліть залишалася нерозгаданою. Дослідження, проведене за підтримки Національного наукового фонду США, пояснило механізм утворення рентгенівських променів під час гроз.

Фізики давно помічали аномалію: у лабораторних експериментах із блискавками електрони між двома електродами інколи отримували більше енергії, ніж очікувалося. У 1960-х роках науковці вперше зафіксували, що ця надлишкова енергія проявлялася у вигляді рентгенівських спалахів. Проте пояснити механізм цього явища не вдавалося протягом понад 50 років.

Команда під керівництвом професора Віктора Паська з Університету Пенсільванії провела математичне моделювання і встановила, що під час експериментів електрони взаємодіяли з першим електродом, випромінюючи фотони рентгенівського діапазону. Частина цих фотонів рухалася у зворотному напрямку та вибивала нові електрони з другого електрода, що спричиняло ланцюгову реакцію. У результаті виникала петля зворотного зв’язку, яка генерувала електрони з дедалі більшою енергією.

«Наші результати допомагають пояснити механізми, які можуть створювати рентгенівське випромінювання перед ударом блискавки», — зазначив Пасько. За його словами, ці процеси залишалися невидимими для радіосигналів і оптичних приладів, що ускладнювало їх вивчення.

Окрім фундаментального значення для фізики атмосферних явищ, нові знання можуть знайти практичне застосування в інших сферах. Наприклад, вони можуть сприяти розробці ефективніших технологій для очищення повітря від забруднень або вдосконалення методів плазмового горіння, яке використовується в аерокосмічній та енергетичній галузях.

Дослідження також може дати поштовх до створення нових рентгенівських приладів для медицини. «Наше відкриття може стимулювати дослідження процесів, які генерують високоенергетичні електрони у твердих матеріалах. Це може допомогти у розробці інноваційних пристроїв для медичної візуалізації», — пояснив Пасько.

Отримані результати не лише дозволяють краще зрозуміти природу рентгенівських спалахів у грозових хмарах, а й відкривають нові перспективи для технологій майбутнього.