ภาพถ่ายนักดาราศาสตร์สมัครเล่นและข้อมูลดาวเทียมเผยให้เห็น เว็บตรง ว่าอะไรเป็นสาเหตุของปรากฏการณ์บรรยากาศแปลกประหลาดเราเข้าใกล้อีกขั้นในการทำความเข้าใจการแสดงแสงสีลึกลับที่เรียกว่าสตีฟ
ย่อมาจาก Strong Thermal Emission Velocity Enhancement, STEVEเป็นแสงบนท้องฟ้าที่ผิดปกติซึ่งปรากฏใกล้กับเส้นศูนย์สูตรมากกว่าแสงออโรร่า ( SN: 4/14/18, p. 5 ) ซึ่งแตกต่างจากริบบิ้นสีเขียวแวววาวที่ประกอบเป็นแสงเหนือ สตีฟประกอบด้วยแถบแสงสีม่วงที่ทอดยาวจากตะวันออกไปตะวันตก ซึ่งบางครั้งก็มีแถบสีเขียวแนวตั้งที่เรียกว่ารั้วล้อมรั้ว
การวิเคราะห์ภาพถ่ายท้องฟ้าและข้อมูลดาวเทียมเผยให้เห็นว่าอนุภาคที่ร้อนในบรรยากาศทำให้เกิดริบบิ้นสีม่วงของสตีฟในขณะที่การโปรยปรายอิเล็กตรอนจากอวกาศจะสร้างรั้วรั้ว นักวิจัยรายงานออนไลน์ในวันที่ 16 เมษายนในจดหมายวิจัยธรณีฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์พลเมืองได้ถ่ายภาพเหตุการณ์ STEVE มาหลายปี
แต่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์เริ่มเข้าใจสภาพบรรยากาศที่สร้างแสงจ้าบนท้องฟ้าเหล่านี้แล้ว Don Hampton นักฟิสิกส์อวกาศแห่งมหาวิทยาลัยอลาสก้าแฟร์แบงค์กล่าว ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับ ศึกษา. การเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการในชั้นบรรยากาศดังกล่าวอาจช่วยให้นักวิจัยคาดการณ์ผลกระทบของสภาพอากาศในอวกาศต่อสัญญาณดาวเทียมได้
นักฟิสิกส์อวกาศ Yukitoshi Nishimura จากมหาวิทยาลัยบอสตันและเพื่อนร่วมงานวิเคราะห์ข้อมูลจากดาวเทียมที่ผ่านเข้าใกล้เหตุการณ์ STEVE สองครั้งในปี 2008 และ 2016 ดาวเทียมเหล่านี้สังเกตอนุภาคและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศและพื้นที่ใกล้โลก
ทีมของนิชิมูระพบว่ารอยเปื้อนสีม่วงของสตีฟเกิดจากกระแสพลาสมาที่ไหลไปทางทิศตะวันตก อนุภาคที่มีประจุในพลาสมา ซึ่งไหลด้วยความเร็วประมาณ 5 กิโลเมตรต่อวินาที ให้ความร้อนแก่อนุภาคในชั้นบรรยากาศอื่นๆ ผ่านการเสียดสี และทำให้อนุภาคเหล่านี้ปล่อยแสงสีม่วง Nishimura กล่าวว่า “สปีชีส์ [สารเคมี] ที่แตกต่างกันในชั้นบรรยากาศสร้างสีสันที่แตกต่างกัน” Nishimura กล่าว แต่นักวิจัยยังไม่ทราบว่าโมเลกุลใดสร้างแสงสีม่วงนี้
Bea Gallardo-Lacourt ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษา นักฟิสิกส์อวกาศแห่งมหาวิทยาลัยคาลการีในแคนาดากล่าวว่า “ด้วยรั้วไม้ เรื่องราวจึงแตกต่างออกไปเล็กน้อย อิเล็กตรอนที่มีพลังจะตกลงมาจากอวกาศและกระตุ้นโมเลกุลออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ทำให้พวกมันเรืองแสงเป็นสีเขียว ซึ่งคล้ายกับกระบวนการที่อยู่เบื้องหลังแสงออโรร่าทั่วไปแต่โดยปกติแล้วอิเล็กตรอนจะไม่ทิ้งระเบิดในชั้นบรรยากาศใกล้กับเส้นศูนย์สูตร ( SN: 8/9/14, p. 32 )
Gallardo-Lacourt กล่าวว่า “มีบางสิ่งที่พิเศษเกิดขึ้น” ที่ละติจูดที่ STEVE ปรากฏขึ้นซึ่งช่วยให้อิเล็กตรอนตกลงไปในบรรยากาศและสร้างรั้วล้อมรั้ว Gallardo-Lacourt กล่าว แต่นักวิจัยจะต้องวิเคราะห์เหตุการณ์ STEVE เพิ่มเติมเพื่อหยอกล้อว่าเกิดอะไรขึ้น
นี่คือการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีที่ช้าที่สุดที่เคยพบมา
ต้องใช้เวลา 1 ล้านล้านเท่าของอายุจักรวาลสำหรับตัวอย่างซีนอน-124 ที่จะหดตัวลงครึ่งหนึ่งเป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้สังเกตเห็นการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีชนิดแปลกใหม่โดยตรงที่เรียกว่าการดักจับอิเล็กตรอนคู่แบบนิวตริโน
การสลายตัวที่เห็นในอะตอมของซีนอน-124 เกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยจนต้องใช้เวลา 18 เซ็กติลเลียนปี (18 ตามด้วยศูนย์ 21 ตัว) เพื่อให้ตัวอย่างของซีนอน-124 หดตัวลงครึ่งหนึ่ง ทำให้ตรวจจับได้ยากอย่างยิ่ง การสังเกตการณ์การดักจับอิเล็กตรอนคู่แบบสองนิวตริโนที่คาดการณ์ไว้เป็นเวลานาน รายงานเมื่อวันที่ 25 เมษายนธรรมชาติได้วางรากฐานสำหรับนักวิจัยในการเหลือบเห็นรูปแบบการสลายนี้ที่ยังมองไม่เห็น แม้แต่หายากกว่า: การจับอิเล็กตรอนคู่แบบไร้นิวตริโน
การสังเกตกระบวนการนั้นจะยืนยันว่าอนุภาคย่อยของอะตอมที่เรียกว่านิวตริโนเป็นอนุภาคปฏิสสารของพวกมันเอง ซึ่งสามารถช่วยไขปริศนาว่าทำไมจักรวาลของเราจึงถูกสร้างขึ้นมาเกือบทั้งหมดของสสารแทนที่จะเป็นปฏิสสาร ( SN: 3/17/18, p. 14 )
Lindley Winslow นักฟิสิกส์จาก MIT ที่ไม่เกี่ยวข้องกับงานนี้ กล่าวว่า “ค่อนข้างเป็นที่ฮือฮาในชุมชนว่าผลลัพธ์นี้จะออกมา
ซีนอน-124 เป็นไอโซโทป ซึ่งเป็นรูปแบบขององค์ประกอบที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันแต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน (ตัวเลขนี้กำหนดจำนวนโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดในนิวเคลียส) มันเป็นหนึ่งในไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีไม่กี่ตัวที่สลายตัวผ่านการดักจับอิเล็กตรอนคู่นิวทริโนสองนิวตริโน แต่อะตอมมีการสลายตัวแบบนี้น้อยมากจนนักวิจัยจำเป็นต้องเฝ้าติดตามซีนอนจำนวนมหาศาลเพื่อที่จะมีโอกาสได้เห็นมัน
นักฟิสิกส์อนุภาค Christian Wittweg จากมหาวิทยาลัยMünsterในเยอรมนีและเพื่อนร่วมงานได้ค้นหาลายเซ็นของการจับอิเล็กตรอนคู่นิวทริโนด้วยเครื่องตรวจจับ XENON1T ซึ่งเป็นเครื่องที่ใช้ล่าสัตว์สสารมืด อุปกรณ์ซึ่งป้องกันรังสีพื้นหลังในห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Gran Sasso ใต้ดินในอิตาลี มีซีนอนประมาณสามเมตริกตัน
ในการดักจับอิเล็กตรอนคู่นิวตริโนสองนิวตริโน นิวเคลียสของอะตอมจะดักอิเล็กตรอนสองตัวจากเปลือกอิเล็กตรอนโดยรอบ เปลี่ยนโปรตอนสองตัวในนิวเคลียสให้เป็นนิวตรอนและคายนิวตริโนสองตัวออกมา แม้ว่านิวตริโนจะหลบเลี่ยงการตรวจจับ แต่กระบวนการดักจับอิเล็กตรอนจะปล่อยรังสีเอกซ์และขับอิเล็กตรอนอื่นๆ ออกจากอะตอมที่ตรวจจับได้ เว็บตรง
