BLIKSEMONTLADING SOMS VOORAFGEGAAN DOOR GAMMASTRALING

Onderzoekers van het Langmuir Laboratory for Atmospheric Research in Socorro, New Mexico, hebben ontdekt dat er soms vlak voor een bliksemontlading gammastraling wordt geproduceerd, aldus de Geophysical Research Letters van 1 juni. De onderzoekers hadden in hun laboratorium op South Baldy Peak, een 3.300 meter hoge top in het Magdalenagebergte, scintillatie-detectoren opgesteld die gevoelig waren voor straling in het energiegebied tussen 15.000 en 2 miljoen elektronvolt (eV), dus in het röntgen- en gammagebied. Deze hoog-energetische straling wekt in de detectoren lichtflitsjes op die door een fotomultiplier worden geregistreerd.

Op de bergtop staat ook een instrument dat veranderingen in het elektrische veld tijdens de ontwikkeling van een bliksemontlading meet. Het eerste stadium van zo'n ontlading bestaat uit een voorontlading die stapsgewijs, met tussenpozen van ongeveer 50 microseconden, van een onweerswolk naar de aarde snelt. Na het tot stand komen van een `verbinding' tussen de wolk en de aarde (of een door influentie boven de aarde ontstane vangontlading) vindt de hoofdontlading naar de wolk plaats. Die wordt direct gevolgd door opnieuw een ontlading naar de aarde, enzovoorts. Binnen enkele tienden van een seconde kunnen zo vele secundaire ontladingen plaatsvinden.

In juni en juli van het afgelopen jaar sloeg driemaal op slechts enkele tientallen meters van het (ondergrondse) laboratorium op South Baldy Peak de bliksem in, waarbij stromen van rond de 80.000 ampère in het spel waren. Tijdens deze inslagen werden met de scintillatie-detectoren stralingspulsen met een energie van meer dan 1,2 miljoen eV geregistreerd. Uit de metingen aan het elektrische veld blijkt dat deze pulsen steeds één tot twee milliseconden voor de hoofdontlading ontstonden, dus tijdens de ontwikkeling van de getrapte voorontlading.

De onderzoekers denken nu dat de gammastraling afkomstig is van het gebied rond de punt van zo'n stepped leader, waarvan bekend is dat daarin zeer sterke elektrische velden heersen. Het is mogelijk dat in deze velden een regen van zeer snel bewegende elektronen wordt geproduceerd, die op zijn beurt door botsingen tegen de zuurstof- en stikstofatomen van de lucht tot het ontstaan van gammastraling leidt. Mogelijk heeft een toevallig op het juiste moment optredende lawine van secundaire deeltjes van de kosmische straling hierbij ook een rol gespeeld. Over de details van dit proces is echter nog weinig bekend.