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
У жившего тысячу лет назад в Португалии мужчины было две Х-хромосомы11:32Резная каменная печать времен позднего неолита найдена в Турции09:48Генетики научились соединять мышиные хромосомы15:33Состав бактерий в слюне человека позволяет выявить риск суицида14:16Найденная в лесах Вьетнама летяга помогла вернуть статус давно «отмененному» роду10:01Генетики обнаружили кости венгерского короля Ласло Святого15:48Проходя через спиральные рукава Млечного Пути, Земля получила континентальную кору11:48Рентген обнаружил одну из пропавших работ английской художницы Хелен Сандерс11:00Неинвазивная электростимуляция мозга помогает улучшить память15:32Осваивая новые экологические ниши, тропические рыбки из поедателей водорослей превратились в хищников12:48Изобретение людьми поцелуев сыграло важную роль в распространении вируса герпеса11:16Генетики проследили происхождение австралийских кроликов12:48Черновик Галилея из библиотеки Мичиганского университета признали подделкой10:00Ученые заподозрили, что пауки тоже спят и даже видят сны12:48Созданию плантации авокадо на юге Испании помешало открытие крупного мегалитического комплекса09:32Закончилась реставрация мозаик на стенах и апсиде баптистерия Сан-Джованни во Флоренции14:32Китайская муха после выхода из куколки вручную вытягивает свои глазные стебельки11:48Прием пробиотиков во время беременности может повышать риск преэклампсии09:16
Популярные новости
Выбор редакции