LE FIGARO.fr: La foudre déclenche des réactions nucléaires dans l'atmosphère

Des chercheurs japonais ont réussi à détecter un signal démontrant que les éclairs produisaient, via un rayonnement gamma très intense, des éléments radioactifs dans l'air.

Une nouvelle source de radioactivité parfaitement naturelle vient d'être identifiée: les orages. Cela fait des dizaines d'années que les scientifiques suspectaient les éclairs d'être capables de produire des réactions nucléaires, mais ils n'avaient encore jamais réussi à le prouver. Rien à voir avec les fissions d'atomes lourds produites dans les réacteurs nucléaires ou les fusions qui font briller les étoiles.
Il s'agirait plutôt de quelque chose de similaire à ce qui se produit dans les accélérateurs de particules. C'est une équipe japonaise qui a réussi cet exploit (travaux publiés dans la revue Nature).
«Au début des années 90, un groupe russe prédisait déjà que le champ électriqueprésent dans les orages serait suffisamment fort pour accélérer des électrons, qui produiraient alors par collisions de nouveaux électrons eux-mêmes accélérés, provoquant ainsi par ricochets successifs une avalanche de particules relativistes», décrypte Sébastien Célestin, physicien maître de conférences à l'université d'Orléans (LPC2E/CNRS). Freinées par l'atmosphère, ces particules émettent alors des rayons gamma très intenses, dont les physiciens savent qu'ils peuvent «casser» des noyaux atomiques. En d'autres termes: provoquer des réactions nucléaires.
«Ces flashs de rayons gamma ont été observés il y a longtemps depuis l'espace», rappelle Sébastien Célestin. C'est un satellite de la Nasa, Compton-GRO, qui les détecta pour la première fois en 1994. Ils furent baptisés Terrestrial Gamma-ray Flash ou TGF.

..
«Il est bien plus difficile de les observer depuis le sol car l'atmosphère les absorbe très rapidement. Mais cela a déjà été fait.» En revanche, jamais les scientifiques n'avaient réussi à démontrer que ce rayonnement donnait bien lieu à des réactions nucléaires. Jusqu'à aujourd'hui. L'équipe japonaise qui a réussi cette prouesse était emmenée par un physicien de l'université de Kyoto, Teruaki Enoto. Avec ses collègues, ils ont patiemment observé des nuages orageux de basse altitude au-dessus des côtes de la mer du Japon. Le 6 février, ils ont enfin enregistré un bref sursaut gamma d'un millième de seconde associé à un éclair. Puis dans la seconde qui suit, leurs détecteurs ont enregistré le passage de nombreux grains de lumière très particuliers.

Aucun danger pour la santé

«Ces photons avaient une énergie qui correspondait précisément à un phénomène physique bien connu: l'annihilation d'un électron avec son antiparticule, le positron», détaille le chercheur français. Peu de phénomènes permettent d'expliquer la présence de ces positrons avec ce timing particulier. Le plus probable est la «transformation» spontanée d'un atome d'azote radioactif en atome de carbone stable (et/ou d'un atome d'oxygène radioactif en atome d'azote stable). Or un rayonnement gamma intense peut justement produire cet azote et cet oxygène radioactifs, qui ont une courte durée de vie. Conclusion: la foudre, via son rayonnement gamma associé, produit bien des éléments radioactifs dans l'atmosphère.
«Selon moi, il n'y a aucune ambiguïté, ce sont des travaux remarquables», applaudit Sébastien Célestin. Les quantités d'éléments radioactifs ainsi produites sont très faibles et ne représentent aucun danger pour la santé. Ce n'est que la deuxième fois que la science identifie un processus naturel de production d'éléments radioactifs dans l'atmosphère (il y en a d'autres dans le sol). Le premier est lié aux rayons cosmiques, des particules très énergétiques qui viennent de l'espace et entrent en collision avec les molécules de l'atmosphère pour former des éléments radioactifs.

La rédaction vous conseille

• Des rayons cosmiques venus d'ailleurs 
• Accélérateur LHC, une longue montée en puissance jusqu'en 2035 
• Plongée au cœur des noyaux atomiques 

 Ιάπωνες ερευνητές μπόρεσαν να ανιχνεύσουν ένα σήμα ότι τα κεραυνικά που παράγουν ραδιενεργά στοιχεία στον αέρα μέσω της πολύ έντονης ακτινοβολίας γάμμα.
Μια νέα πηγή απόλυτης φυσικής ραδιενέργειας έχει εντοπιστεί: οι καταιγίδες. Οι επιστήμονες έχουν υποψιαστεί λάμψεις ότι είναι σε θέση να παράγουν πυρηνικές αντιδράσεις για δεκαετίες, αλλά ποτέ δεν κατάφεραν να το αποδείξουν. Τίποτα δεν έχει σχέση με τις σχάσεις βαρέων ατόμων που παράγονται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες ή συντήξεις που κάνουν τα αστέρια να λάμπουν. Αντίθετα, είναι κάτι παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει στους επιταχυντές σωματιδίων. Είναι μια ιαπωνική ομάδα που έχει επιτύχει αυτό το κατόρθωμα (έργα που δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature).
«Στις αρχές της δεκαετίας του '90, μια ρωσική ομάδα που είχε ήδη προβλέψει ότι η électriqueprésent τομέα στις καταιγίδες θα είναι αρκετά ισχυρή για να επιταχύνει τα ηλεκτρόνια, τα οποία στη συνέχεια παράγουν collisional νέα ηλεκτρόνια επιταχύνονται οι ίδιοι, προκαλώντας διαδοχικές εξοστρακιστεί μια χιονοστιβάδα σχετικιστικά σωματίδια "Αποκρυπτογραφεί τον Sébastien Célestin, φυσικό λέκτορα στο πανεπιστήμιο της Ορλεάνης (LPC2E / CNRS). Αυτά τα σωματίδια, τα οποία έχουν φρενάρει από την ατμόσφαιρα, εκπέμπουν πολύ έντονες ακτίνες γάμα, που οι φυσικοί γνωρίζουν ότι μπορούν να «σπάσουν» τους ατομικούς πυρήνες. Με άλλα λόγια: να προκαλέσει πυρηνικές αντιδράσεις.
"Αυτές οι λάμψεις ακτίνων γάμμα παρατηρήθηκαν εδώ και πολύ καιρό από το διάστημα", υπενθυμίζει ο Sébastien Célestin. Ήταν ένας δορυφόρος της NASA, Compton-GRO, ο οποίος τα ανίχνευσε για πρώτη φορά το 1994. Ονομάστηκαν δορυφορικά φλας Gamma-ray ή TGF.
 "Είναι πολύ πιο δύσκολο να τα παρατηρήσετε από το έδαφος γιατί η ατμόσφαιρα τους απορροφά πολύ γρήγορα. Αλλά αυτό έχει γίνει ήδη. "Από την άλλη πλευρά, οι επιστήμονες δεν είχαν καταφέρει ποτέ να αποδείξουν ότι αυτή η ακτινοβολία προκάλεσε πυρηνικές αντιδράσεις. Μέχρι σήμερα. Η ιαπωνική ομάδα που πέτυχε αυτή την επιτυχία διοικείται από έναν φυσικό από το Πανεπιστήμιο του Κιότο Teruaki Enoto. Μαζί με τους συναδέλφους του, παρακολούθησαν υπομονετικά σύννεφα χαμηλού επιπέδου στις ακτές της Ιαπωνίας. Στις 6 Φεβρουαρίου, κατέγραψαν τελικά μια σύντομη έκρηξη ακτίνων γάμμα ενός χιλιοστού δευτερολέπτου που σχετίζεται με ένα φλας. Στη συνέχεια, στο δεύτερο που ακολουθεί, οι ανιχνευτές τους κατέγραψαν το πέρασμα πολλών πολύ ιδιαίτερων κόκκων φωτός.Δεν υπάρχει κίνδυνος για την υγεία
«Αυτά τα φωτόνια έχουν ενέργεια που αντιστοιχούσε ακριβώς σε ένα πολύ γνωστό φυσικό φαινόμενο: την εξόντωση ενός ηλεκτρονίου με αντισωματίδιό του, το ποζιτρόνιο,» εξηγεί γαλλικά ερευνητή. Λίγα φαινόμενα μπορούν να εξηγήσουν την παρουσία αυτών των ποζιτρονίων με αυτό το συγκεκριμένο χρονισμό. Το πιο πιθανό η «μεταμόρφωση» ενός αυθόρμητου ραδιενεργό άτομο αζώτου σταθερό άτομο άνθρακα (και / ή ένα άτομο οξυγόνου ραδιενεργό σταθερό άτομο αζώτου). Τώρα η έντονη ακτινοβολία γάμμα μπορεί να παράγει με ακρίβεια αυτό το ραδιενεργό άζωτο και το οξυγόνο, που έχουν μικρή διάρκεια ζωής. Συμπέρασμα: Η αστραπή, μέσω της σχετικής ακτινοβολίας γάμμα, παράγει πολλά ραδιενεργά στοιχεία στην ατμόσφαιρα.
"Κατά τη γνώμη μου, δεν υπάρχει καμία ασάφεια, είναι αξιοσημείωτη δουλειά", λέει ο Sébastien Célestin. Οι ποσότητες ραδιενεργών στοιχείων που παράγονται κατ 'αυτόν τον τρόπο είναι πολύ μικρές και δεν αποτελούν κίνδυνο για την υγεία. Αυτή είναι μόνο η δεύτερη φορά που η επιστήμη έχει εντοπίσει μια φυσική διαδικασία παραγωγής ραδιενεργών στοιχείων στην ατμόσφαιρα (υπάρχουν και άλλα στο έδαφος). Το πρώτο συνδέεται με κοσμικές ακτίνες, σωματίδια υψηλής ενέργειας που έρχονται από το διάστημα και συγκρούονται με μόρια στην ατμόσφαιρα για να σχηματίσουν ραδιενεργά στοιχεία.