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Hochenergie-Wetter

Antimaterie im Hurrikan gemessen

Fast lichtschnelle Elektronen, hochenergetische Gammastrahlung und sogar beschleunigte Antiteilchen - so extrem sind die Bedingungen in Gewittern.
Unwetter mit Blitzen

Die Spuren einer Lawine aus Antimaterie spürte ein Beobachtungsflugzeug beim Flug durch den inneren Wolkenring des Hurrikans Patricia im Jahr 2015 auf. Wie die Arbeitsgruppe um Gregory S. Bowers vom Santa Cruz Institute for Particle Physics berichtet, fing das Instrument ADELE in einer Höhe von etwa zweieinhalb Kilometern das verräterische Signal eines hochenergetischen Teilchenstrahls auf. Gleichzeitig registrierten die Instrumente einen Blitz über dem Flugzeug. Die Messung bestätigt eine theoretische Vorhersage über hochenergetische Vorgänge in Wolken: Demnach entstehen Schauer von Positronen, wenn Gewitter hochenergetische Gammablitze erzeugen. Diese irdischen Gammablitze beobachten Fachleute seit geraumer Zeit mit Satelliten; dass die Positronen direkt gemessen wurden, ist dagegen eine Premiere – Gewitterwolken sind ein eher ungemütlicher Ort für Flugzeuge.

Die Beobachtung der Positronen durch die Hurrikan-Jäger der Nationalen Ozean- und Atmosphärenbehörde der USA stützt das Modell, nach dem die Gammastrahlenausbrüche im Gewitter durch einen als relativistisches Feedback bezeichneten Mechanismus entstehen. Dabei beschleunigt das elektrische Feld in der Gewitterwolke Elektronen, und je schneller die Elektronen werden, umso weniger Widerstand setzt die Luft ihnen entgegen. So entsteht durch positive Rückkopplung eine Lawine von fast lichtschnellen Elektronen, die hochenergetische Gammastrahlung zum Himmel schickt. Ein Teil der Gammastrahlung erzeugt jedoch Paare aus Elektronen und Positronen; Letztere werden vom gleichen Feld wie die Elektronen beschleunigt, nur in die genau entgegengesetzte Richtung – zum Boden, wo sie von oben den ADELE-Detektor trafen.

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