La conferma che i lampi di raggi gamma terrestri producono antimateria non ha sorpreso gli scienziati, perché, appunto, è la conferma di una previsione teorica circolante da tempo. Non sembra un caso che il nuovo studio pubblicato su Journal of Geophysical Research: Atmospheres arrivi dall’università della California di Santa Cruz se pensiamo che i lampi di raggi gamma terrestri furono scoperti nel 1994 dall’esperimento BATSE ( Burst and Transient Source Experiment ) della NASA ma già nel 2005 il team che pubblicò importanti studi su questo fenomeno era composto da scienziati della suddetta, di Berkeley e dell’Università della British Columbia.
Ma cosa sono i lampi di raggi gamma terrestri? L’aggettivo terrestri è importante perché come probabilmente saprete i lampi di raggi gamma prima di questa scoperta erano per noi un fenomeno che osservavamo scrutando il cosmo, associato alle meraviglie più imponenti ed energetiche come buchi neri e stelle di neutroni. Immaginate la sorpresa (allora sì che fu una sorpresa) degli scienziati quando scoprirono i terrestrial gamma-ray flashes (TGF), negli strati alti della nostra atmosfera ogni giorno avvengono decine di queste esplosioni della durata di pochi millisecondi.
Lassù in pratica c’è un gigantesco acceleratore di particelle che accelera elettroni a velocità relativistiche, i TGF avvengono in concomitanza con fulmini, così gli scienziati hanno approfittato di un uragano molto energetico (l’enorme uragano Patricia del 2015 di cui vedete una foto dallo spazio) per caricare uno strumento a bordo del NOAA’s Hurricane Hunter aircraft, i modelli teorici prevedevano che quando avviene un lampo di raggi gamma ci fosse un raggio di positroni (l’antiparticella dell’elettrone) in direzione opposta a quella del lampo di raggi gamma. Proprio quanto verificato nell’occhio dell’uragano Patricia, mentre una valanga di elettroni veniva sparata verso l’alto, verso la spazio (ed infatti di solito i lampi di raggi gamma terrestri vengono registrati dai satelliti) sotto gli scienziati con i loro strumenti hanno potuto osservare il raggio di positroni verso il basso. Inaspettata invece è stata la bassa altitudine a cui è stato possibile registrare il fenomeno, appena 2,5km, il che vuol dire che non c’è bisogno di volare nell’occhio di un uragano per studiare da terra questi fenomeni, basta trovare il punto giusto per lo strumento in un posto elevato.
I TGF sono ancora fenomeni in parte misteriosi, sappiamo che forti campi elettrici in tempeste molto energetiche possono accelerare degli elettroni a velocità relativistiche (cioè prossime a quella della luce) questi vanno a impattare con atomi disperdendoli e a volte strappando degli elettroni che saranno a loro volta accelerati creando una cascata di elettroni relativistici. Il lampo di raggi gamma terrestre richiede un gran numero di questi elettroni relativistici. Molti particolari sono ancora sconosciuti ai fisici, invece la fisica che sta dietro l’attesa (e ora confermata) produzione di particelle di antimateria è molto ben conosciuta, si tratta di un noto fenomeno fisico chiamato produzione di coppia: quando un raggio gamma colpisce un atomo si crea una coppia positrone-elettrone che si allontanano in direzioni opposte.
Roberto Todini
