muoni

Una pioggia invisibile di particelle subatomiche ha dimostrato che i temporali possono accumulare tensioni elettriche molto più elevate di quanto pensavamo.

Utilizzando muoni, parenti più pesanti di elettroni che piovono costantemente sulla superficie terrestre, gli scienziati hanno sondato l’interno di una tempesta nell’India meridionale nel dicembre 2014. Il potenziale elettrico della nuvola: la quantità di lavoro necessaria per spostare un elettrone da una parte della nuvola ad un altro punto, ha raggiunto 1,3 miliardi di volt, questo è quello che hanno riferito i ricercatori in uno studio accettato in Physical Review Letters. Questo risultato dimostra che la tensione elettrica supera di 10 volte i precedenti esperimenti.

Le alte tensioni all’interno delle nuvole fanno innescare i fulmini. Ma nonostante il fatto che i temporali imperversano regolarmente sulle nostre teste, “non abbiamo davvero una buona padronanza di ciò che sta accadendo al loro interno“, afferma il fisico Joseph Dwyer dell’Università del New Hampshire a Durham che non è stato coinvolto nella ricerca.

Palloncini e aeromobili possono monitorare solo una parte di una nuvola alla volta, rendendo difficile ottenere una misurazione accurata dell’intera struttura. Ma i muoni passano attraverso, dall’alto verso il basso. “I muoni che penetrano nelle nuvole temporalesche sono una sonda perfetta per misurare il potenziale elettrico“, dice il fisico Sunil Gupta del Tata Institute of Fundamental Research a Mumbai, in India.

 

La stessa potenza di un reattore nucleare

Gupta e colleghi hanno studiato il comportamento dei muoni con l’esperimento GRAPES-3 a Ooty, in India, che osserva circa 2,5 milioni di muoni al minuto. Durante i temporali, quella velocità diminuisce, poiché i muoni, che sono caricati elettricamente, tendono a essere rallentati dai campi elettrici di un temporale. Ciò significa che un minor numero di particelle trasportano abbastanza energia per registrarsi nei rilevatori degli scienziati.

Usando simulazioni al computer di un temporale, i ricercatori hanno determinato il potenziale elettrico necessario per spiegare la caduta dei muoni individuati durante la tempesta del 2014. Il team ha stimato anche l’energia elettrica della tempesta: era simile all’uscita di un grande reattore nucleare, con circa 2 miliardi di watt.

Il risultato è “potenzialmente molto importante“, dice Dwyer. Ma “con tutto ciò che è nuovo, devi aspettare e vedere cosa succede con ulteriori misurazioni“. E il temporale simulato dai ricercatori è stato semplificato, dice. Consisteva in una regione di carica positiva e un’altra regione a carica negativa, mentre i veri temporali somo più complessi.

Se confermato, tuttavia, tensioni così elevate all’interno di un temporale potrebbero spiegare un’osservazione sconcertante: alcune tempeste mandano raffiche di luce ad alta energia, chiamate raggi gamma, verso l’alto. Ma gli scienziati non comprendono appieno i processi che potrebbero creare una tale luce energetica.