地球上的雷暴将反物质冲入太空

美国国家航空航天局的这幅插图是一幅动画的剧照，描绘了地球上的雷暴如何产生反物质粒子束并将其抛向太空。

西雅图——一项新的研究发现，地球上强大的雷暴可以将反物质束抛向太空。

科学家们通过美国国家航空航天局的费米伽马射线太空望远镜观察雷暴，发现了这种前所未有的现象。研究人员表示，反物质粒子很可能是由科学家所称的地面伽马射线闪光（TGF）产生的，这是雷暴内部产生的短暂伽马射线爆发，已知与闪电有关。

“这些信号是雷暴产生反物质粒子束的第一个直接证据，”该研究的主要作者、阿拉巴马大学亨茨维尔分校的迈克尔·布里格斯在一份声明中说。布里格斯今天（1月10日）在西雅图举行的美国天文学会第217次会议上介绍了他的团队的研究结果。

杜克大学的史蒂文·坎默没有参与这项研究，他在新闻发布会上说：“我认为这是很长一段时间以来地球科学中最令人兴奋的发现之一。”它“看起来像是直接出自科幻小说。”

监测伽马射线

2009年12月14日，美国国家航空航天局的费米伽马射线空间天文台从埃及上空的地面伽马射线闪光中观测到反物质粒子束信号。

费米被设计用来监测伽马射线，这是光的最高能量形式。当一块反物质撞击天文台并与“正常”物质碰撞时，两个粒子都会立即湮灭并转化为伽马射线——费米可以探测到伽马射线。

研究人员表示，在这项新的研究中，费米的伽马射线爆发监测器（GBM）仪器探测到了能量为511000电子伏特的伽马射线，这是一个电子遇到反物质正电子的信号。

伽马射线探测器在寻找地面伽马射线闪光时发现了反物质信号。研究人员表示，自2008年费米发射以来，迄今为止，科学家们已经从地球上识别出130次伽马射线闪光，其中四次清晰地显示出反物质特征。

在大多数观测到的伽马射线闪光中，费米都位于雷暴的正上方，但在某些情况下，风暴距离很远。

在2009年12月14日发现的一次活动中，费米在埃及上空盘旋。但活跃的风暴发生在南部约2800英里（4506公里）的赞比亚。远处的风暴在费米视界以下，所以它产生的任何伽马射线都不可能被探测到。

佛罗里达理工学院的Joseph Dwyer说：“尽管费米看不到风暴，但航天器仍然与风暴磁连接。”“它们产生了高速电子和正电子，然后沿着地球磁场撞击航天器。”

研究人员说，正电子和电子相互湮灭，发射出费米伽马射线暴探测器探测到的伽马射线。

美国国家航空航天局的这幅插图展示了雷暴是如何将粒子束发射到太空的。

制造反物质

雷暴的顶部有电场。科学家们认为，在适当的条件下，这些场可以变得足够强大，从而驱动电子向上雪崩。

当这些电子被大气中的分子偏转时，它们会发射伽马射线。研究人员说，其中一些伽马射线经过原子核附近，在这个过程中转化为电子和正电子。正是这些粒子到达了费米的轨道。

研究人员表示，雷暴可以产生反物质的发现紧跟着闪电可以发射X射线和伽马射线的发现。

Dwyer说：“就在一年左右前，还不清楚会发生这样的事情。”

研究人员说，地球可能不是唯一一个拥有产生反物质风暴的行星。

Dwyer说：“有充分的理由认为，木星和土星等其他行星也在发生同样的过程。”但他补充道，这些气态巨星上的风暴通常发生在大气层深处，因此它们的反物质束可能无法逃逸到太空中。