Centurile Van Allen din jurul Pământului accelerează particule până la viteza luminii. Cercetătorii au aflat, în sfârșit, de ce

Atunci când ne uităm la cer, regiunea din spațiu din jurul Pământului ar putea părea foarte senină, însă există o multitudine de obiecte pe care noi nu le putem vedea. În anii recenți, sondele care studiază radiațiile blocate în câmpul magnetic al Terrei au descoperit ceva ciudat, anume electroni care se deplasează aproape cu viteza luminii.

Însă, asta nu este singurul aspect ciudat. Electronii care pot atinge viteza luminii (relativiști) sunt bine cunoscuți în Univers, fiind ajutați de acceleratoarele cosmice de particule. Partea și mai ciudată este că uneori apar și electroni ultra-relativiști, însă doar în timpul anumitor furtuni solare.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

O echipă de oameni de știință coordonată de fizicianul Hayley Allison de la Centrul GFZ pentru Geoștiințe din Germania tocmai a înțeles de ce se întâmplă acest lucru, iar totul are de-a face cu centurile de radiații invizibile și pline cu particule din jurul Pământului.

Cercetătorii au descoperit că electronii pot atinge viteze ultra-relativiste doar în cazul în care plasma din centurile de radiații a fost epuizată în mod semnificativ înainte de o furtună solară.

Atunci când accelerează la viteze mari, electronii pot deveni un pericol

Cunoscute în mod oficial drept centura de radiații Van Allen, aceste centuri sunt situate în spațiul care înconjoară Pământul. Centurile interioare se extind între 640 și 9.600 kilometri altitudine, iar cele exterioare de la 13.500 la 58.000 de kilometri. Acestea sunt de fapt regiuni în care câmpul magnetic al Terrei capturează particule încărcate de vântul solar.

Aici pe Pământ, aceste regiuni nu vor afecta în mod observabil viețile de zi cu zi (cu toate că am observa imediat dacă ar dispărea și vântul solar ar putea să ne bombardeze cu particule încărcate electric), însă regiunea din spațiu din jurul planetei noastre, până la o altitudine de 2.000 de kilometri, este locul în care ne trimitem mare parte din sateliți.

Atunci când accelerează la viteze atât de mari, acești electroni pot deveni un pericol. Din cauza energiei ridicate, nici măcar cel mai bun scut nu îi poate combate, iar încărcătura lor (atunci când penetrează o navă spațială) poate distruge dispozitive electronice.

Cercetătorii au folosit date de la două sonde care au studiat centurile Van Allen

Astfel, Allison și echipa sa au început să analizeze datele de la sondele Van Allen, două nave spațiale lansate în 2012 pentru a studia centurile Van Allen, până când au fost dezactivate în 2019. În acest timp, sondele au înregistrat mai multe furtuni solare, evenimente intense în care exploziile de pe Soare lovesc magnetosfera terestră cu vânt solar și radiații. Cercetătorii încercau să descopere de ce unele dintre acele furtuni aveau ca rezultat electroni ultra-relativiști, iar altele nu.

Undele de plasmă, fluctuații în câmpurile electrice și magnetice, sunt cunoscute pentru efectul de accelerare asupra electronilor, care se pot deplasa pe undele de plasmă la fel cum un surfer folosește valurile apei pentru a accelera. De asemenea, furtunile solare sunt cunoscute pentru faptul că stârnesc undele de plasmă din jurul Terrei, potrivit Science Alert.

Ce au arătat rezultatele studiului

Așadar, cercetătorii au comparat observațiile făcute de sondele Van Allen asupra furtunilor solare, cu și fără electroni ultra-relativiști, în încercarea de a înțelege ce se întâmplă.

Densitatea plasmei este dificil de măsurat în mod direct, însă oamenii de știință au reușit să deducă densitatea de la fluctuațiile din câmpurile electrice și magnetice. Cercetătorii au descoperit că electronii ultra-relativiști corelează atât cu epuizarea extremă a densității plasmei cât și cu undele descoperite în 2017 de sondele Van Allen, așa-numitele unde de plasmă „în cor”.

Rezultatele studiului au arătat că un proces de accelerare în doi pași nu este necesar pentru electronii ultra-relativiști, după cum au crezut oamenii de știință în trecut.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Proiect neobișnuit. Un cercetător propune construirea unui accelerator de particule pe Lună

Viitoarea generaţie de accelerator de particule. Planul îndrăzneţ al lui CERN: un gigant lung de peste 100 de km

Urme ale unei particule misterioase, prezise în urmă cu zeci de ani, ar fi fost detectate

Descoperirea comportamentului cuantic la izolatori sugerează posibile noi particule