تطلق العواصف الرعدية عصفات قوية من أشعة جاما علي شكل انفجارات قوية يقاس طولها بالملليِ ثانية وتسمي ومضات أشعة جاما الأرضية. [1] وتنتج هذه الانفجارات أيضا أشعة من الإلكترونات وحتي من المادة المضادة التي تستطيع السير نصف الطريق حول الكرة الأرضية. إن جميع التفسيرات المقترحة تتضمن مجالات كهربائية قوية مطلقة للإلكترونات مندفعة بقوة إلي داخل السحب الرعدية، ولكن لايوجد تفسير يفسر تماما الطاقات المنحدرة عموديا لأشعة جاما. ولكن، ربما تحل هذا اللغز المهمات الفضائية الموجهة حديثًا والطائرات البحثية، إضافة إلى بحثها عما إذا كانت الومضات تعرض رحلات خطوط الطيران لأخطار إشعاعية.
هل سبق أن رأيت وميضًا من الضوء الأزرق اللامع في السماء أثناء عاصفة رعدية؟ إذا كان الأمر كذلك، فأنت قد حضرت دفقة مماثلة من أشعة جاما الأرضية. أشعة جاما هي شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي لها طاقة عالية جدًا. عادة ما يتم إنتاجها من مصادر خارج الأرض، مثل انفجارات المستعر الأعظم أو أشعة الشمس. ولكن في الواقع، يمكن أيضًا إنتاجها داخل الغلاف الجوي للأرض أثناء العواصف الرعدية.
ومضات أشعة جاما الأرضية هي أحداث قصيرة العمر للغاية، تستمر عادةً لبضع مللي ثانية فقط. إنها قوية جدًا أيضًا، حيث يمكن أن تصل طاقتها إلى مليارات الإلكترون فولت. فما الذي يسبب ومضات أشعة جاما الأرضية؟ لا يزال العلماء غير متأكدين من الإجابة، ولكن هناك عدد من النظريات المحتملة. إذن، فما هي أهمية ومضات أشعة جاما الأرضية؟ لا تزال العلوم تدرس هذه الظاهرة، ولكن هناك عددًا من الإمكانات المحتملة أيضًا. على سبيل المثال، يمكن استخدام ومضات أشعة جاما الأرضية لدراسة كيفية عمل العواصف الرعدية، ويمكن أن تساعدنا أيضًا على فهم المزيد عن الإشعاع الكوني.
في السنوات الأخيرة، بذلت الجهود لدراسة ومضات أشعة جاما الأرضية بشكل أكبر. وتم إطلاق العديد من المهمات الفضائية لدراسة هذه الظاهرة، كما تم تطوير تقنيات جديدة للكشف عن ومضات أشعة جاما الأرضية. ومع استمرار البحث في ومضات أشعة جاما الأرضية، نتعلم المزيد عن هذه الظاهرة الغريبة والمذهلة. فهل أنت مستعد لمعرفة المزيد عن ومضات أشعة جاما الأرضية؟
رصد محير بالقرب من الأرض
في عام 1991، أدرك “فيشمان” من مركز ناسا مارشال لرحلات الفضاء، بواسطة المرصد الجديد “كومبتون” أن هناك شيئا غريبا يحدث. المرصد كومبتون المطلق إلي مدار الكرة الأرضية من سفينة الفضاء أتلانتس مصمم للكشف عن أشعة جاما المنبعثة من الأجسام الفيزيائية الفلكية البعيدة. كتلك التي تنبعث من النجوم النيترونية وبقايا النجم المستعر. وقد نجح المرصد بالفعل في تسجيل انفجارات ساطعة طولها ملِلي ثانية من أشعة جاما، ولكن هذه المرة -على غير العادة- تأتي الآشعة من الأسفل، أي من الأرض، وليست من الفضاء الخارجي!
مثلت تلك الحادثة صدمة لعلماء الفيزياء الفلكية. فلقد اعتقد علماء الفيزياء الفلكية أن الظواهر الغريبة مثل التوهجات الشمسية والثقوب السوداء والنجوم المتفجرة تسرع الإلكترونات وغيرها من الجسيمات إلي طاقات عالية للغاية. ومن ثم تستطيع هذه الجسيمات الفائقة الشحن بث أشعة جاما، وهي الفوتونات الأكثر طاقة في الطبيعة. وفي الأحداث الفيزيائية الفلكية، تتسارع الجزيئات خلال الحركة الحرة -أو الحرة تقريبا- في الفراغ. فكيف إذن, تستطيع الجزيئات في الغلاف الجوي للأرض من فعل الشئ نفسه ؟ [3]
قادت البيانات الأولية إلي الاعتقاد مبدئيا أن ما يدعى بومضات أشعة جاما الأرضية قد نشأت على ارتفاع 40 ميلا فوق السحب. والمدهش أنها تنبعث على ارتفاع أقل من مكان نشأتها بكثير بواسطة التفريغ الكهربائي داخل السحب الرعدية المتنوعة. وخلال ذلك، تسعى الكثير من النظريات المتطورة إلى تفسير أشعة جاما الأرضية تلك بما يتوافق مع المشاهدات. فمرة بعد أخري، تكشف التجارب عن طاقات كان يستحيل من قبل تخيل وجودها في الغلاف الجوي. وحتي المادة المضادة حققت ظهورا مفاجئا.
الشروع في وضع أولي التصورات
ظاهرة سبرايتس ( عفاريت البرق) Sprites
في البداية، تساءل العلماء عما إذا كانت لأشعة جاما علاقة بأعجوبة أخرى من عجائب الغلاف الجوي المكتشفة قبل سنوات قليلة فقط. إذ التقطت الكاميرات الموجهة فوق السحب الرعدية صورا ضوئية لومضات قصيرة لامعة من الضوء الأحمر على ارتفاع 50 ميلا فوق سطح الأرض وعلى مسافة عدة أميال، وكانت هذه الصور وكأنها لقنديل بحر عملاق. هي ليست قنديلًا بالطبع ولكن تفريغ كهربي، وسمي هذا التفريغ الكهربي المذهل تسمية غريبة وهي “سبرايتس” sprites العفاريت، ولأن سبرايتس تصل تقريبا إلى حدود الفضاء، فيبدو الأمر مقنعا أنها ربما هي من أطلق أشعة جاما، التي قد يراها مسبار ما يدور حول الأرض كمرصد كومبتون. [2]
بعد وقت قصير، قام الفيزيائيون النظريون بأولى المحاولات لشرح كيف يمكن لسبرايتس إنتاج أشعة جاما المرتبطة بالفضاء. ويعتقد أن سبرايتس هي عبارة عن تأثيرات جانبية للبرق الطبيعي الحادث في السحب على ارتفاع منخفض جدا. والبرق هو عبارة عن قناة موصلة كهربائيا، تفتح مؤقتا في الهواء، الذي يكون عازلا كهربائيا في تلك الحالة. وتحمل الصاعقة الإلكترونات بين مناطق الغلاف الجوي أو بين الغلاف الجوي والأرض، ويحدث هذا بسبب عدم اتزان الشحنات الكهربائية التي تنطلق بواسطة المجالات الكهربائية الناتجة، والتي يزيد فرق جهدها على 100 مليون فولت.
تصور جيوريفتش لومضات جاما بواسطة السحب الرعدية
إن الاندفاع العنيف للإلكترونات يعيد الاتزان الكهربائي جزئيا، مثلما يحدث عندما نشد سجادة من أحد أطرافها، فإنه غالبا ما يؤدي إلى نتوء باتجاه معاكس فى مكان آخر. أي أنه غالبا ما ينبثق عن التفريغ الكهربائي داخل السحب مجال كهربائي فى مكان آخر، بما فى ذلك سطح الأرض. حيث يمكن أن يؤدي لاحقا إلي برق صاعد من أسفل الغلاف الأيوني للأرض حيث قد تنشأ سبرايتس.
في عام 1992 استطاع “جيوريفيتش” من معهد ليبديف الفيزيائي فى موسكو ومعاونوه أن يبينوا أن المجالات الكهربائية الثانوية بالقرب من الغلاف الأيوني للأرض يمكن أن تنتج كما هائلا من الإلكترونات عالية الطاقة، والتي عند اصطدامها بالذرات، تنطلق منها فوتونات أشعة إكس ذات الطاقة العالية، بالإضافة إلى أشعة جاما، بالتوهج الأحمر المميز لظاهرة سبرايتس.
هذه الآلية التي جري افتراضها مستنتجة من قبل العالم “ويلسون” في عام 1920 الحائز على جائزة نوبل. وعند الطاقات الصغيرة، تتصرف الإلكترونات المندفعة كالبحارة المخمورين، حيث تتدافع من جزئ إلي آخر فاقدة طاقتها مع كل تصادم. أما عند الطاقات العالية، فتسير الإلكترونات فى خط مستقيم، مكتسبة طاقة عالية من المجال الكهربائي، مما يقلل من تأثير أي تصادم فى اضطراب مسارها وهكذا. و تختلف هذه النتيجة مع خبراتنا اليومية، حيث كلما أسرعنا فى الحركة، زادت معاناتنا مع القوة العكسية، تماما مثل ما يعانيه سائق دراجة بسبب مقاومة الهواء. [4]
تستطيع تلك الإلكترونات الهاربة التسارع إلي سرعة الضوء تقريبا وتسير إلي أميال قبل توقفها بدلا من المسافة الصغيرة التي يتحركها الإلكترون عادة فى الهواء. وقد أرجع فريق “جيوريفيتش” إلى أن اصطدام الإلكترون الهارب بجزيء الغاز فى الهواء، يمكنه من تحرير إلكترون آخر، ويتسارع هذا الإلكترون. والنتيجة تشبه تفاعل متسلسل، حيث تندفع الإلكترونات عالية الطاقة بشكل هائل وتتزايد لوغاريتميا مع المسافة المقطوعة فتقطع مسافات بعيدة مع امتداد المجال الكهربائي. وتأثير الاندفاع الهائل للإلكترونات طبقا لحسابات “جيوريفيتش”، من الممكن أن يزيد إنتاج أشعة إكس وأشعة جاما بمقادير مضاعفة. ويبدو هذا التصور لبرهة مقبولا بشدة بسبب قدرته على توحيد ظاهرتين جويتين منفصلتين، وهما ومضات أشعة جاما وظاهرة السبرايتس. ولكن كما سوف نري، اتضح أن الواقع أكثر تعقيدا.
مزاعم ربط أشعة جاما بظاهرة سبرايتس
خلال السنوات العديدة اللاحقة ابتداء من عام 1996، ظهرت العديد من الفرضيات الدقيقة للنظرية التي تصورت سبرايتس كاندفاعات هائلة من الإلكترونات منتجة أشعة جاما. ودليل واحد هو الذي دعم هذا النموذج الشبحي، وهو طيف الطاقة لأشعة جاما. فأشعة جاما ذات الطاقة العالية تسير مسافات أبعد في الهواء أكثر من الأشعة الأقل طاقة، ومن ثم فهي الأكثر احتمالا لفعل ذلك في الفضاء. وبحساب عدد فوتونات أشعة جاما التي تصل إلى سفينة الفضاء عند كل مستوى طاقة، يستطيع العلماء استنتاج ارتفاع مصدرها. وقد أشارت أولى اختبارات الطاقة لأشعة جاما، كما جرى رصدها بواسطة المرصد CGRO، إلى وجود مصدر على ارتفاع عال جدا، وهذا متناسق مع ظاهرة سبرايتس، ولكن في عام 2003، أخذت الأحداث منحى غير متوقع!
فخلال العمل في موقع أبحاث البرق في فلوريدا وقياس الانبعاثات من أشعة إكس التي تصل الأرض من برق الصاروخ المنطلق، اكتشف “وَير” -فيزيائي فلكي وأستاذ في معهد فلوريدا للتقانة- ومعاونوه ومضة لامعة من أشعة جاما تخرج من سحابة رعدية، ثم غمرت المنطقة من حولهم. هذا الوميض المسجل على الأجهزة شابه تماما إحدى ومضات أشعة جاما الأرضية التي اعتقد الجميع أنها نشأت عن مكان أكثر بعدًا، وذلك لأن الأشعة لها الطاقة نفسها والفترة الزمنية ذاتها، وهي نحو 0.3 مللي ثانية.
اعتقد الجميع أن هذه الومضات آتية من ارتفاعات عالية يتعذر رؤيتها من الأرض. وقد أوحى التشابه أنه ربما تكون الصواعق البرقية في داخل السحب الرعدية من المصادر المباشرة لأشعة جاما الواصلة إلى المرصد CGRO، ولكن في الوقت نفسه بدت الفكرة ضربا من الهوس. إذ يتعين أن يكون الضوء شديدا للغاية للحصول على أشعة جاما كافية للخروج إلى الفضاء عبر كل الغلاف الجوي.
مصور التحليل الطيفي RHESSI ودحض الادعاء
بعد وقت قصير، استطاعت تطورات أخرى إبطال المزاعم المرتبطة بين سبرايتس وأشعة جاما. ففي عام 2002 أطلقت ناسا NASA مصور التحليل الطيفي الشمسي العالي الطاقة RHESSI لدراسة أشعة إكس وأشعة جاما من الشمس، ولكن مجسات الجرمانيوم الكبيرة الخاصة بالمرصد RHESSI كانت ممتازة لقياس أشعة جاما القادمة من الغلاف الجوي بكفاءة عالية. وقام “سميث” -فيزيائي فلكي في جامعة كاليفورنيا ضمن فريق المرصد RHESS- بتوظيف “أ.لوبيز” التي كانت حينئذ طالبة في المرحلة الجامعية الأولى بجامعة كاليفورنيا، لتنظر في سيل البيانات المسجلة من قبل المرصد RHESSI لسنوات، بحثا عن أي دليل لأشعة جاما المنبعثة من ارتفاعات منخفضة من الأرض.
وفي هذا الوقت، كان يُعتقد أن ومضات أشعة جاما الأرضية نادرة جدا، ولكن كان الحظ حليف لوپیز التي صادفت اكتشافا نفيسا. كان المرصد RHESSI يسجل ومضة مرة كل بضعة أيام أكثر بعشر مرات من المعدل الذي جرى رصده من قبل المرصد CGRO. لقد قاس المرصد RHESSI طاقات فوتونات أشعة جاما في كل ومضة بشكل أفضل بكثير مما فعله مرصد CGRO. ويبدو طيف أشعة جاما الضوئي مماثلا تماما لما هو متوقع من الإلكترونات الهاربة. وبمقارنة تلك القياسات بالقياسات النظرية المتوقعة، استُنتِج أن أشعة جاما مرت عبر الكثير من الهواء، ومن ثم يجب أن تكون قد نشأت عن ارتفاع تقريبي يتراوح بين تسعة أميال وثلاثة عشر ميلا، وهي مسافة مساوية تماما لأعالي العواصف الرعدية ولكنها أقل بكثير من ارتفاع الخمسين ميلا حيث توجد ظاهرة سبرايتس.
تجمعت سريعا أدلة مستقلة إضافية تؤيد منشـأ الارتفاع المنخفض لأشعة جاما. وأوضحت القياسات الإشعاعية التي أجريت بواسطة “کومر” -من جامعة ديوك- للبرق المرتبط ببعض سجلات المرصد RHESSI أن هذه الومضات البرقية أضعف بكثير مما يتطلب لعمل ظاهرة سبرايتس. وتبدو خريطة المرصد RHESSI لومضات أشعة جاما حول العالم مشابهة تماما للبرق الطبيعي، الذي يتركز في المناطق الاستوائية وأقل بكثير من محاولات مقاربتها بخريطة ظاهرة سبرايتس، التي تتجمع غالبًا على ارتفاعات أعلى من السهول العظمى بالولايات المتحدة الأمريكية.
حجة تعيد الشكوك
بقيت حجة واحدة لتفضيل ظاهرة سبرايتس كمنشأ، وهي أن طيف الطاقة طبقا لأرصاد CGRO يشير إلى مصدر عالي الارتفاع. يتفق ذلك أكثر مع ظاهرة سبرايتس عن العواصف الرعدية. فقد بدأ الكثيرون في الاعتقاد بأن من المحتمل وجود نوعين من ومضات أشعة جاما، منخفضة وعالية الارتفاع، ولكن التأكيد النهائي لفكرة سبرايتس جاءت عندما أدركنا أن ومضات أشعة جاما الأرضية كانت أكثر إضاءة مما كان يعتقد سابقا.
في الواقع، أثناء العمل فيما بعد مع طالب دراسات عليا “جريفينستيت” في عام 2008، وجد أن هذه الومضات كانت شديدة السطوع حتى إن المرصد CGRO كان معمى جزئيا بسببها، ولم يستطع قياس الشدة الكلية الحقيقية لها. هذا التشبع أثّر أيضا في المرصد RHESSI ولكن بدرجة أقل. وعندما أعاد الباحثون في جامعة بيركن بالنرويج تحليل البيانات في عام 2010، وجدوا أن بعد أخذ تشبع أجهزة الرصد في الاعتبار، قد جعل النتائج متوافقة مع المصادر الأقل ارتفاعًا. وبعد أقل من سنتين، هبط الارتفاع المزعوم في البيانات المسجلة لومضات جاما أكثر من 30 ميلا. [6]
مسببات المادة المضادة
إذا كانت سبرايتس ليست هي المسؤولة عن إنتاج ومضات أشعة كاما، فمن المسؤول إذن؟ وهل العملية لا تزال تتضمن الاندفاعات العنيفة للإلكترونات الهاربة؟ لقد ثبت في النهاية أن طريقة الاندفاعات العنيفة للإلكترونات، كما تمت صياغتها وتصويرها بواسطة “جيوريفيتش” ومعاونيه، مع أنها شديدة الطاقة لتفعل أي شيء مع سبرايتس، لكنها ليست قوية لدرجة تكفي لتوليد الإضاءات الكبيرة المرئية بواسطة المرصد RHESSI أو عن طريق التحليلات الجديدة لبيانات المرصد CGRO. كما أن الحسابات التي أجريت من قبل “وَير” قد أوضحت أن طريقة الاندفاعات الشديدة للإلكترونات العالية الطاقة جدا تستطيع إطلاق طاقة أكبر بتريليونات المرات أكثر مما نتصور. وتستطيع عمل الشيء نفسه داخل سحابة رعدية، والمذهل أن هذه الطريقة تتضمن وبكل تأكيد إنتاج الكثير من المادة المضادة.
وإذا كان المجال الكهربائي داخل السحب الرعدية قويا بالقدر الكافي، فإن الإلكترونات الهاربة – المفترض تكونها بطريقة ما – تتسارع إلى سرعة الضوء تقريبا، فعندما تلتقي الذرات في جزيئات الهواء، فسوف تبعث أشعة جاما. وبالتبعية، فإن فوتونات أشعة جاما تستطيع التصادم بنوى الذرات لإنتاج زوج من الجزيئات: إلكترونات ومضاداتها التوائم “بوزيترونات“. فالبوزيترونات سوف تندفع أيضا، مكتسبة طاقة المجال الكهربائي. ولكن بينما تندفع الإلكترونات إلى الأعلى فإن البوزيترونات التي تحوي شحنة معاكسة سوف تندفع إلى الأسفل. وعندما تصل البوزيترونات إلى أسفل المجال الكهربائي، سوف تصطدم بذرات الهواء فتنتج منها إلكترونات جديدة تندفع إلى الأعلى مرة أخرى.
آلية الاسترجاع النسبي للتفريغ الكهربائي
بهذه الطريقة، فإن الإلكترونات الصاعدة سوف تنتج بوزيترونات متجهة إلى الأسفل والتي بالتبعية سوف تنتج إلكترونات أكثر صعودا إلى الأعلى وهكذا. وإذا كان اندفاع واحد للإلكترونات يؤدي إلى إنتاج العديد منها، فإن التفريغ الكهربائي سوف ينتشر سريعا فوق مساحة واسعة للسحابة الرعدية، تصل في اتساعها إلى أميال عديدة. والأعداد المتنبأ بها بهذا النموذج – يسمى نموذج التفريغ الكهربائي الاسترجاعي النسبي – تتلاءم تماما مع الشدة والفترة الزمنية وطيف الطاقة لأشعة جاما، كما جرى رصدها بالمرصدين CGRO و RHESSI.
يشبه الاسترجاع الإيجابي من البوزيترونات الصوت المزعج الذي نحصل عليه عند الإمساك بالميكروفون من فوق سماعة. وهذا المنطق هو وراء تفسير آخر محتمل وإن لم يجر التحقق منه رياضياتيا بشكل كامل بعد، وهو أن هذه الومضات من أشعة جاما هى النسخة الأكثر طاقة من أشعة إكس المنبعثة بواسطة البرق عند اقترابه من الأرض.
لسنوات عديدة، قام الباحثون في معهد فلوريدا ومعهد نيومكسيكو للتعدين والتقانة بقياس أشعة إكس هذه، سواء تلك الناتجة من البرق الذي ينبعث صناعيًا من إطلاق الصواريخ أو من البرق الطبيعي الذي يضرب الأرض. وقد أوضحت أفلام أشعة إكس من كاميرا أشعة إكس السريعة في ولاية فلوريدا أن الانفجارات تنبثق من قمة قناة البرق خلال سريانها من السحب إلى الأرض. ويعتقد معظم العلماء أن أشعة إكس تتولد عن طريق الإلكترونات الهاربة، المعجلة بواسطة المجالات الكهربائية القوية أمام البرق. وربما لأسباب لم تعرف بعد، فإن البرق الذي يتحرك في المجال الكهربائي داخل السحب الرعدية يقوم بوظيفة أفضل لإنتاج هذه الإلكترونات الهاربة. إذا صحت هذه الفكرة، فإن الومضات المرصودة من سفينة فضاء على بعد مئات الأميال ربما تكون مجرد نوع – مكبر ببعض الطرق غير المعروفة بعد – من أشعة إكس المتولدة من البرق والتي جري رؤيتها على الأرض بواسطة مجسات على بعد مئات الأقدام من الصاعقة.
اكتشاف من الصحراء الكبري علي حين غرة
مع نهاية عام 2005 كان “سميث” ومعاونوه واثقين من أن معظم ومضات أشعه جاما الأرضية تنشأ من داخل أو قريبا من أعالي السحب الرعدية، بغض النظر عما إذا كانت المادة المضادة أو سهام البرق المقوى متضمنة معها. وقبل أن يتقبلوا هذا الطرح بشغف، ظهر شيء وضع فهمهم محل تساؤل من جديد. إذ أن إحدى الظواهر المرصودة من المرصد RHESSI كانت دويا شديدا في وسط الصحراء الكبرى في أواسط إفريقيا Sahara Desert في يوم مشمس ومن دون سحب رعدية في المشهد!
قضي “سميث” وطلبته شهورا يناضلون على تفسير هذا الحدث. تشكلت السحب الرعدية هذا اليوم بالفعل، ولكن ليس في المكان الذي كانت تبحث فيه السفينة الفضائية. كانت السحب الرعدية على بعد آلاف الأميال إلى الجنوب، على الأفق من المرصد RHESSI. ولكن يجب أن تسير أشعة جاما لهذه السحب كجميع أشكال الضوء في خط مستقيم، لكنها لم تصل إلى السفينة الفضائية.
ومن ناحية أخرى، يجب أن تسير الجسيمات المشحونة مثل الإلكترونات طبيعيا في مسارات منحنية ملتفة حلزونيا حول الخطوط المنحنية للمجال المغنطيسي للأرض. وقد كانت العواصف الرعدية موجودة تماما على الطرف الآخر لخط المجال المغنطيسي المار بالسفينة الفضائية، وتستطيع الإلكترونات التي وصلت إلى ارتفاعات عالية جدا السير حول الكوكب والاصطدام في مجسات المرصد RHESSI، مكونة في هذه العملية أشعة جاما. ومع ذلك، يبدو من المستحيل على الإلكترونات المتحررة داخل سحابة رعدية عمل ذلك خلال الكثير من الأميال في الغلاف الجوي إلى هذا الارتفاع في الفضاء حيث تسير حول خطوط المجال. وقد بدت تلك الملاحظة الجديدة بأنها تحتاج إلى مصدر عالي الارتفاع.
تيليسكوب فيرمي
وفي عام 2011 لاحظ تليسكوب فيرمي FERMI الفضائي لأشعة جاما العديد من هذه الأشعة التي تدور حول الكوكب محققا بذلك اكتشافا مذهلا، وهو أن جزءا كبيرا من الأشعة يتكون من بوزيترونات. وهكذا فإنه يبدو أن الظواهر الجوية لا تستطيع فقط إطلاق إلكترونات وأشعة جاما إلى الفضاء وإنما أيضا جزيئات المادة المضادة. وبإدراك متأخر، كان يجب أن يُتوقع رؤية هذه البوزيترونات نظرا لمدى طاقة أشعة جاما. ومع ذلك إذا أخذنا بعين الاعتبار كم هو غريب ملاحظة المادة المضادة في الطبيعة، فإن ما اكتشفه تليسكوب فيرمي كان مذهلا. [5]
إن تفسير مشاهدات الصحراء الكبرى، الذي أدركه فريق “سميث” عاجلا، لم يكن أن أشعة جاما قد جاءت من ارتفاع عال، وإنما على الأرجح أنها نتجت داخل السحب الرعدية بأعداد هائلة أكثر مما كان متوقعا. واصطدم البعض المتجه منها إلى الفضاء بجزيئات الهواء العَرَضية على ارتفاع يتجاوز الـ25 ميلا تقريبا منتجة أزواجا ثانوية من الإلكترونات والبوزيترونات التي تركب عندئذ خطوط المجال المغنطيسي حول الأرض. وفي المرة القادمة عندما ترى سحابة رعدية طويلة، توقف لتتذكر أنها قادرة على أن تطلق إلى الفضاء جزيئات عالية الطاقة يمكن كشفها على الجانب الآخر من الكوكب.
الطيران مباشرة داخل السحب الرعدية
إن الحسابات الأولية توضح أنه إذا ما حدث أن اصطدمت رحلة خطوط طيران مباشرة بإلكترونات عالية الطاقة وأشعة جاما داخل عاصفة رعدية، فإن الركاب وأعضاء طاقم الطائرة – من دون الشعور بأي شيء – من الممكن أن يتلقوا جرعة إشعاعية في جزء من الثانية تصل إلى الجرعة الإشعاعية الطبيعية التي يمكن أن يتعرض لها المرء طوال حياته. لكن من الأخبار الحسنة أننا لا نحتاج إلى تحذير الطيارين للبقاء بعيدا عن العواصف الرعدية، لأنهم يفعلون ذلك بالفعل. فالعواصف الرعدية هي أماكن يكون الوجود فيها شديد الخطورة سواءًا في وجود أشعة جاما أو غيابها.
إلى حد ما، استكملت دراسة ومضات أشعة جاما الأرضية عمل “بنجامين فرانكلين”، الذي يزعم أنه أرسل طائرة ورقية إلى سحابة رعدية لرؤية مدى إمكانية توصيلها للكهرباء. ومن ثم أوضح فرانكلين منذ قرون أن البرق هو عبارة عن تفريغ كهربائي، والمفاجأة أنه وبعد قرنين ونصف من تجربته للطائرة الورقية، لا يزال لدى العلماء فهم غير كامل، ليس فقط حول كيفية تكوّن ومضات أشعة جاما بواسطة السحب الرعدية بل وحتى تكون البرق البسيط.
المصادر
1- GAMMA Rays
3-Discovery of Intense Gamma-Ray Flashes of Atmospheric Origin
4-Runaway Breakdown and the Mysteries of Lightning
5-Electron-Positron beams from terrestrial lightning observed with Fermi GBM
6-Thunderclouds Make Gamma Rays—and Shoot Out Antimatter, Too
Show affiliations
