Показать меню
04 авг 12:48Политика

Новый метод опроверг существующую модель возникновения гамма-вспышек в грозовых облаках

Новый метод опроверг существующую модель возникновения гамма-вспышек в грозовых облаках

Источниками гамма-излучения в природе служат не только гамма-всплески в далеком космосе, но и лавины электронов, возникающие в грозовых электрических полях. В 2003 году американским ученым Джозефом Дваером была предложена модель, описывающая появление подобных лавин, но для ее проверки требовались столь сложные расчеты, что подтвердить или опровергнуть эту модель на реальных данных до сих пор не могли. Ученые из лаборатории методов ядерно-физических экспериментов Московского физико-технического института вместе с коллегами из Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород) нашли способ определения параметров грозового электрического поля, необходимых для реализации этой модели. Последующее сравнение с данными с аэростатов показало несостоятельность модели Дваера. Об исследовании сообщила пресс-служба МФТИ.

«Релятивистская модель разряда с обратной связью» Джозефа Дваера была выдвинута им в 2003 году. В грозовом электрическом поле есть летящие со скоростью света электроны. Сталкиваясь с атомами воздуха, они выбивают новые электроны, и таким образом их количество увеличивается. Один электрон рождает тысячи, получается лавина. Согласно модели, предложенной американским ученым, взаимодействуя с молекулами воздуха, электроны порождают тормозное гамма-излучение, которое позволяет высвободится позитронам. Они положительно заряжены и движутся в обратную сторону относительно лавины электронов. Позитроны, в свою очередь, тоже сталкиваются с молекулами воздуха и тоже выбивают из них электроны, порождая новые лавины. Таким образом реализуется позитронная обратная связь.

До настоящего времени позитронная обратная связь в создании лавин электронов в грозовых облаках изучалась только с помощью сложного трехмерного моделирования. Из-за сложности моделирования исследователи использовали данные плотности воздуха на уровне поверхности земли, в то время как грозы происходят на других высотах. В результате ученым было непонятно, какие нужны условия, чтобы модель реализовывалась в грозовых облаках.

Научный сотрудник МФТИ Егор Стадничук придумал метод, с помощью которого модель Дваера удалось описать аналитически. Согласно этому методу, размножение частиц в грозовых электрических полях рассчитывается с помощью оператора обратной связи. Впервые была получена формула, описывающая размножение электронов за счет позитронов при любых возможных в атмосфере Земли параметрах. Решение было проверено с помощью библиотеки Монте-Карло-моделирования GEANT4. С применением нового метода получены условия, необходимые для возникновения гамма-вспышек в грозовых облаках за счет позитронной обратной связи.

Рассчитанные условия были сопоставлены с имеющимися на сегодня экспериментальными данными. Оказалось, что реально наблюдаемых электрических полей внутри грозовых облаков недостаточно для возникновения гамма-вспышек, согласно «Релятивистской модели разряда с обратной связью». Для описания размножения релятивистских частиц в грозовых облаках требуются какие-то другие теории. Предложенный в данной работе метод потенциально может найти применимость для теоретического описания других моделей и природных явлений.

«Наши расчеты показали, что таких электрических полей, чтобы позитроны сильно размножали лавины, не бывает (экспериментально никогда не наблюдались). Условия для бесконечной позитронной обратной связи трудно соблюсти во время земных гроз, что делает бесконечную позитронную обратную связь менее вероятным сценарием для гамма-вспышек», — рассказывает Егор Стадничук.

В конце прошлого года в лаборатории вышла статья, в которой предлагается новая модель гамма-вспышек, лишенная недостатков «Релятивистской модели разряда с обратной связью». Обе работы для физики атмосферного электричества являются прорывными, поскольку они существенно меняют современные представления ученых о природных явлениях, происходящих внутри грозовых облаков.

Работа опубликована в журнале Atmospheric Research.

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
Экстракт родиолы розовой снизил уровень сахара в крови у мышей09:16На дне реки в городе Любек нашли остатки ганзейского торгового судна XVII века14:16Китай обогнал США по количеству публикаций научных исследований12:16В горах Танзании открыт новый вид орхидей10:32В США и Европе начинаются крупные клинические испытания вакцины против болезни Лайма14:48Открыт новый вид гигантских глубоководных изопод13:32Почувствуйте себя владельцем игорного заведения11:30Преимущества пластиковых окон от производителя компании "Окна БНВ"11:25Обучение собственных сотрудников для оптимизации расходов на продвижение11:20Бражник мертвая голова не сбивается с курса даже при ветровых помехах10:16Новая вакцина защитит от коронавируса и гриппа14:48Эффективность усвоения лекарств зависит от положения тела14:32Новый фермент поможет очистить фрукты от распространенного грибкового токсина12:00Редкий вид колибри был встречен в первый раз за тринадцать лет10:00Вулкан на островах Тонга выбросил в атмосферу рекордное количество водяного пара11:32В Турции найден античный рельеф с изображением гибели Актеона09:16Последняя из салемских ведьм оправдана спустя 329 лет после осуждения16:16В Италии археологи обнаружили сделанные из бронзы человеческие органы12:48
Популярные новости