Eine Forschergruppe der Internationalen Christlichen Universität von Tokio hat mit Hilfe eines Detektors die nach einem Gewitterblitz in der Atmosphäre erzeugten Gammastrahlen analysiert. Wie die Forscher auf dem Märztreffen der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft in Montreal berichten, halten die Gammastrahlenschauer oftmals bis zu einer Stunde nach dem Blitz an. Ursache dafür sind womöglich durch die elektrischen Felder des Blitzes beschleunigte Protonen, die beim Zusammenprall mit Atomen der Atmosphäre radioaktive Isotope erzeugen.
Dass Gammastrahlen in einem Zeitraum von wenigen Mikrosekunden nach einem Blitzschlag in der Atmosphäre erzeugt werden, ist schon seit längerem bekannt. Die hohen elektrischen Felder in der Umgebung des Blitzes beschleunigen nämlich Elektronen auf so hohe Geschwindigkeiten, dass sie Atomkerne der Erdatmosphäre beim Zusammenprall in einen energetisch angeregten Zustand versetzen können. Wenn diese Kerne dann innerhalb von Sekundenbruchteilen wieder in ihren Grundzustand zurückkehren, senden sie die durch den Aufprall gewonnene Energie in Form von Gammastrahlen aus.
Mark Greenfield und seine Kollegen haben nun allerdings herausgefunden, dass die Gammastrahlenschauer in der Regel über viel längere Zeitspannen von bis zu einer Stunde nach einem Blitzschlag anhalten können. In ihrer Studie wiesen die Wissenschaftler die Strahlen mit Hilfe eines Natrium-Iodid-Detektors nach, der auf einem Hausdach angebracht war.
Auch wenn die genaue Ursache der langlebigen Gammastrahlen noch im Dunkeln liegt, glauben die Forscher durch den Blitz beschleunigte Protonen als Ausgangspunkt einer Kette von Kernreaktionen erkannt zu haben. Wenn diese Protonen nämlich auf Atomkerne wie etwa Argon-40 in der Atmosphäre auftreffen, so könnten sie diese durch eine Kernreaktion in Chlor-39 umwandeln.
Dieses radioaktive Isotop zerfällt dann unter Aussendung von Gammastrahlen mit einer Halbwertszeit von etwa 56 Minuten in Argon-39. Dass diese Kettenreaktion die Ursache der Schauer darstellt, wird durch eine weitere Beobachtung der Forscher untermauert ? die Halbwertszeit der gemessenen Gammastrahlenschauer beträgt etwa 50 Minuten, eine gute Übereinstimmung mit der Halbwertszeit von Argon-39.
Stefan Maier
