2015年10月飓风帕特里夏碾过墨西哥西海岸时，有史以来最暴虐的太平洋飓风漩涡内的某些东西，让它在另一种意义上开创了历史。在西半球最强烈的热带气旋内部，科学家首次观察到一束射向地面的反物质—正电子，同时伴随着爆发了伽马射线和X射线。由于每时每刻世界上总有些地区处在闪电风暴之中，所以每天大概会发生一千次陆地伽马射线闪烁(TGF)的现象，但并不总是就能轻易地捕获到它们的信号——TGF持续几毫秒，并飞快地放光高达2000万电子伏特的能量。1990s位于空间轨道上的伽马射线探测器意外地检测到了TGF，原本探测器是为了检测射向地球的伽马射线，而且从理论上来说，像TGF这样的从地球射向天空的闪光——会伴随着其他事物：向下运动的正电子束，电子的反物质对应物。由于勇敢的机组人员和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家搭乘NOAA的Hurricane Hunter号飞机直接穿过了飓风帕特里夏的庞大涡旋，现在，我们实际上已经能够直接观察到这一激烈的现象。“这是对该理论的首次证实。它表明，确实存在着高能辐射从上到下穿透大气层。”研究人员之一，来自UC Santa Cruz的物理学家David Smith说。“或许可以从空中的观测结果来推导出结论，如同所有其他报告中的陆地伽马射线闪光一样，它是由电子‘雪崩’引起的向上波束。我们从下面看到它是因为反物质(正电子)的反向发射。”据研究人员称，凭借他们的发现，现在应该可以更容易地检测出TGF现象，只要使用地面和高考仪器就行，而无需冒险穿越暴风眼了。“我们在2.5公里的高度就检测到了它，我估计我们的探测器在1.5公里的高度就能完成检测。”Smith说。研究人员使用被称为能量探测器的仪器(ADELE)mk II，它能够探测到由向下运动的正电子所产生的X射线和伽玛射线。最近，日本的科学家观察到了一些类似的现象，在日本沿海激烈的雷暴中产生了反物质，并且NASA的卫星经常记录到TGF。尽管有大量的观测结果，但研究人员表示，要说充分了解TGF的机制还为时尚早。科学家普遍认同的假说是雷暴中的强电场使电子加速到接近光速。随着这些高能电子向四周散开，雪崩一样使其他电子加速，迅速产生“相对论性电子”。ADELE装置可以在这方面提供进一步的帮助，使得TGFs在发生时能够被检测到，尽管研究人员警告说不要接近发生这一现象的中心地带——伽马射线的剂量在大约一公里外就可以忽略不计，但太近就不大明智了。“这是可能存在的风险，但可能性极小。”Smith说，“我不会要求飞行员进入雷暴区域，但如果他们非去不可，我会在飞机上装个仪器。”对15年检测到的飓风数据进行整理分析，直到上月，研究结果被汇总成一篇论文被发表在刊物《地球物理研究：大气Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上。
前情提要：物理学家在雷暴中发现反物质粒子
网友评论