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Las tormentas producen antimateria

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Las tormentas producen antimateria

Área: Física — Lunes, 24 de Enero de 2011
El telescopio espacial Fermi ha detectado positrones procedentes de tormentas terrestres.
Foto
Uno de los eventos registrados por Fermi. Fuente: Goddard Space Flight Center.
Veíamos hace poco en estas mismas páginas de NeoFronteras un resultado sobre la emisión de rayos gamma desde las tormentas terrestres. Ahora vamos a ver que estos fenómenos atmosféricos además producen antimateria. El descubrimiento ha sido realizado gracias al telescopio espacial Fermi. 
Las partículas de antimateria se producirían precisamente gracias a los destellos de rayos gamma terrestres (TGF en sus siglas en inglés*). Se estima que se producen unos 500 TGF todos los días en el mundo, aunque la mayoría pasen desapercibidos.
Según Michael Briggs (del equipo GBM de Fermi) las señales recibidas por Fermi son las primeras pruebas directas de que las tormentas producen haces de antipartículas.
El Fermi se diseñó como detector de rayos gamma de alta energía procedentes del espacio exterior. Pero cuando una partícula de antimateria colisiona con Fermi se aniquila con una partícula de materia produciéndose rayos gamma. En este caso que nos ocupa el detector GBM de Fermi ha detectado fotones gamma con una energía de 511 keV, típica energía de los fotones procedentes de la aniquilación entre positrones y electrones.
Aunque Fermi fue diseñado para observar los eventos de alta energía del Universo, vigilando todo el cielo en busca de este tipo de fenómenos, está proporcionando además valiosa información sobre otros sucesos. Así por ejemplo, desde que fue lanzado en 2008, se han identificado 130 TGF con él. Algunas veces Fermi estaba situado justo encima de alguna tormenta, mientras que unas pocas veces estaba lejos. La presencia de tormentas activas puede saberse gracias a los pulsos electromagnéticos.
En uno de esos casos lejanos el satélite se encontraba sobre Egipto cuando una tormenta se daba en Zambia y por debajo del horizonte según la perspectiva de Fermi (ver imagen). Es decir no había posibilidad de que llegara ningún rayo gamma directamente al viajar éstos en línea recta. Sin embargo, en este caso Fermi puede estar conectado a la tormenta mediante el campo magnético terrestre que puede hacer que los positrones y electrones de alta energía producidos durante la tormenta viajen a otros lugares del globo. Algunos de ellos pueden impactar sobre Fermi directamente.
En este caso así fue y después de recibir el primer impacto, unos 23 milisegundos más tarde, el chorro de positrones alcanzó el “punto espejo” donde su movimiento de invierte. Esto es una prueba de la conexión de antimateria generada por la tormenta, el campo magnético terrestre y Fermi.
Se cree que los TGF se generan en la parte superior de fuertes tormentas eléctricas. Bajo las condiciones adecuadas los campos son tan fuertes que producen una avalancha de electrones que viajan a velocidades relativistas, produciendo rayos gamma cuando son desviados por las moléculas de aire. Pero esta cascada de electrones puede producir fotones gamma tan energéticos como para generar un par de partícula-antipartícula, en este caso un par electrón-positrón. Se pueden producir haces de electrones y positrones que viajan a gran velocidad, algunos de los positrones viajarían hasta interceptar a Fermi produciendo la señal de 511 keV antes mencionada.
* En español serían DGT, pero se prestaría a chiste fácil.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3373
Fuentes y referencias:



Fermi de la NASA Tormentas capturas Hurling antimateria en el espacio

Los científicos de la NASA utilizando Fermi Gamma-ray Espacial Hubble ha detectado rayos de antimateria producen por encima de las tormentas en la Tierra, un fenómeno nunca antes visto.

Los científicos creen que las partículas de antimateria se formaron en un destello de rayos gamma terrestres (TGF), una breve ráfaga producen en las tormentas eléctricas y demostrado estar asociado con un rayo. Se estima que alrededor de 500 DRGT ocurren diariamente en todo el mundo, pero la mayoría no se detectan.

"Estas señales son la primera evidencia directa de que las tormentas eléctricas que haces de partículas de antimateria", dijo Michael Briggs, un miembro de Fermi de Rayos Gamma de la explosión de la pantalla (GBM), equipo de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH). Él presentó los hallazgos el lunes, durante una conferencia de prensa en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle.
Fermi de la NASA de rayos gamma Espacial Hubble ha detectado rayos de antimateria puesta en marcha por las tormentas. Actuar como aceleradores de partículas grandes, las tormentas pueden emitir destellos de rayos gamma, DRGT llamada, y los electrones de alta energía y positrones. Los científicos ahora piensan que la mayoría de los TGF producir haces de partículas y la antimateria. Crédito: NASA Goddard Space Flight Center

Fermi está diseñado para controlar los rayos gamma, la forma más alta energía de la luz. Cuando la antimateria en huelga de Fermi choca con una partícula de materia normal, ambas partículas se aniquilan de inmediato y se transforma en rayos gamma. Este movimiento ha detectado rayos gamma con energías de 511.000 voltios de electrones, una señal que indica un electrón ha cumplido con su homólogo de antimateria, un positrón.

Aunque Fermi GBM está diseñado para observar los eventos de alta energía en el universo, sino que también proporciona información valiosa sobre este extraño fenómeno. El GBM un seguimiento permanente de todo el cielo celeste por encima y por debajo de la Tierra. El equipo de GBM ha identificado 130 DRGT desde el lanzamiento de Fermi en 2008.

"En la órbita de menos de tres años, la misión Fermi ha demostrado ser una excelente herramienta para sondear el universo. Ahora nos enteramos de que se puede descubrir misterios mucho, mucho más cerca de casa", dijo Ilana Harrus, científico del programa de Fermi en la sede de la NASA en Washington.

Gamma Fermi de Explosiones de Rayos Monitor detecta 130 DRGT de agosto de 2008 a finales de 2010. Gracias a los ajustes de instrumentos, el equipo ha sido capaz de mejorar la tasa de detección de DRGT varias veces por semana. (No hay sonido.) Crédito: NASA

La nave espacial se encuentra inmediatamente por encima de una tormenta eléctrica para la mayoría de la TGF observada, pero en cuatro casos, las tormentas estaban lejos de Fermi. Además, las señales de radio generadas rayos detectados por una red de vigilancia mundial indica el rayo sólo en el momento de cientos o más millas de distancia.Durante una TGF, que tuvo lugar el 14 de diciembre de 2009, Fermi se encontraba en Egipto. Pero la tormenta activa en Zambia, algunas 2,800 millas al sur. La tormenta estaba por debajo del horizonte lejano de Fermi, por lo que cualquier rayos gamma se producen no podría haber sido detectado.

"A pesar de Fermi no podía ver la tormenta, la nave estaba conectada magnéticamente, sin embargo a ella", dijo Joseph Dwyer en el Florida Institute of Technology de Melbourne, Florida "El TGF producido electrones de alta velocidad y positrones, que luego fueron hasta campo magnético de la Tierra a la huelga de la nave espacial. "

La viga continua de Fermi pasado, llegó a un lugar, conocido como punto de espejo, donde se invierte su movimiento, y después haga clic en la nave espacial por segunda vez a sólo 23 milésimas de segundo más tarde. Cada vez, los positrones en el haz de electrones en colisionó con la nave espacial. Las partículas aniquilado unos a otros, que emiten rayos gamma detectados por Fermi GBM.

graphic depicting how Fermi detected a terrestrial gamma-ray flashEl 14 de diciembre de 2009, mientras Fermi de la NASA voló sobre Egipto, la nave interceptó un haz de partículas de un flash de rayos gamma terrestres (TGF) que se produjo en su horizonte. De rayos gamma Fermi de la explosión del monitor detecta la señal de los positrones aniquilar en la nave - no una, sino dos veces. Después de pasar Fermi, algunas de las partículas reflejada por un campo magnético "espejo" punto y regresó. Crédito: NASA Goddard Space Flight Center
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Los científicos han sospechado de largo DRGT se derivan de los fuertes campos eléctricos cerca de las cimas de las tormentas. Bajo las condiciones adecuadas, dicen, el campo se convierte en lo suficientemente fuerte que lo impulsa hacia arriba una avalancha de electrones. Llegar a velocidades casi tan rápido como la luz, los electrones de alta energía emiten rayos gamma cuando son desviados por las moléculas de aire. Normalmente, estos rayos gamma se detectan como TGF.

Pero los electrones en cascada producen rayos gamma tantos que los electrones y positrones clara explosión de la atmósfera. Esto ocurre cuando la energía de rayos gamma se transforma en un par de partículas: un electrón y un positrón. Son estas partículas que llegan a la órbita de Fermi.

Un TGF produce rayos gamma (magenta), así como los electrones de alta energía (amarillo) y positrones (verde). Esta simulación rastrea una TGF y sus haces de partículas desde su origen altura de 9,3 millas (15 km) a 373 millas (600 km), más allá de la órbita de Fermi. Crédito: Joe Dwyer / Inst. de la Florida. de Tecnología

La detección de positrones muestra muchas partículas de alta energía están siendo expulsadas de la atmósfera. De hecho, los científicos ahora piensan que todos los destellos de rayos gamma emiten electrones y positrones vigas. Un documento sobre los resultados ha sido aceptado para su publicación en la revista Geophysical Research Letters.

thumbnail image of PDF showing how thunderstorms launch particle beams into spaceEste pdf muestra cómo lanzar rayos de partículas tormentas eléctricas en el espacio. Crédito: NASA Goddard Space Flight Center / J. Dwyer, Instituto de la Florida. de Tecnología
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"Los resultados de Fermi nos pone un paso más cerca de comprender cómo funcionan los TGF," dijo Steven Cummer la Universidad de Duke. "Todavía tenemos que averiguar lo que es especial acerca de estas tormentas y los relámpagos papel exacto desempeña en el proceso."

Fermi de la NASA de rayos gamma Espacial Hubble es una astrofísica y la asociación física de partículas. Es administrado por la NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland Fue desarrollado en colaboración con el Departamento de Energía de EE.UU., con importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y los Estados Unidos.

El Centro de Operaciones de GBM instrumento se encuentra en el National Space Science Technology Center en Huntsville, Alabama El equipo incluye una colaboración de científicos de la UAH, la NASA Marshall Space Flight Center en Huntsville, el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania y otras instituciones.

Enlaces relacionados

> Descargar relacionadas con el vídeo y las imágenes de la NASA Goddard de Ciencia Estudio de Visualización

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