（图片来源：Shutterstock）在日本上空，科学家们探测到了引发核反应的闪电。这些新发现明确证明了雷暴是地球大气层中放射性同位素的天然来源。雷暴是天然的粒子加速器，能够以接近光速的速度将电子向外抛射。当这些电子撞击原子时，它们可以产生伽马射线，即能量最高的轻形式。之前的研究表明，闪电产生的伽马射线可以产生各种非凡的效果，例如产生物质和反物质。正如爱因斯坦的著名方程（E=mc²）所证明的那样，质量可以转化为能量，反之亦然。此前的研究发现，闪电产生的伽马射线可以产生电子及其带正电的反物质对应物——正电子。如果这些正电子中的任何一个撞击到电子，它们将相互湮灭，释放出伽马射线。科学家们还推测，闪电产生的伽马射线可以引发“光核”反应，从而分解原子。例如，理论上，稳定的氮-14原子可以吸收伽马射线，然后释放出中子，变成不稳定的氮-13原子，后者又会释放出正电子和中微子，并进行放射性衰变，最终变成更稳定的碳-13原子。现在，日本的研究人员表示，他们已经获得了闪电产生的伽马射线可以引发此类核反应的首个证据。“我们提供了来自单一事件的中子和正电子的清晰、确凿的证据，这些证据只能用闪电引起的光核反应来解释，”该研究的首席作者、京都大学高能天体物理学家 Teruaki Enoto 说。科学家们在 11 月 23 日出版的《自然》杂志上详细阐述了 他们的发现。科学家们分析了位于新潟县柏崎刈羽核电站的辐射探测器数据。他们搜寻了日本海沿岸强大冬季雷暴产生的伽马射线。在 2 月 6 日的一次风暴中，研究人员在闪电发生后不到一毫秒的时间内探测到一次强烈的伽马射线闪光。随后，这次闪光很快被一个持续几十毫秒的伽马射线余辉所取代。之后，在这次余辉发生后约 35 秒，科学家们探测到一次持续约一分钟的伽马射线发射。来自毫秒级余辉的伽马射线的波长与原子核吸收中子后预期的波长一致。此外，在余辉发生后一分钟内的伽马射线具有与湮灭的正电子完全相同的能量。“如果闪电直接产生了电子和正电子对，人们应该在闪电后立即探测到来自湮灭正电子的伽马射线，而不是 35 秒后，”Enoto 说。相反，研究人员看到的湮灭正电子很可能来自闪电引发的核反应。这些发现表明，闪电可以在地球大气层中产生碳、氮和氧的放射性同位素。“了解大气中同位素有多少是由闪电放电产生的，这将很有趣，”Enoto 说。
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