Учёные раскрыли тайну гамма-излучения во время гроз

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature. Высокоэнергетические гамма-всплески происходят во время гроз, когда электрические поля внутри облаков создают высокоэнергетические частицы, включая гамма-лучи.

Этот процесс начинается, когда сильное электрическое поле ускоряет электроны до высоких скоростей. Столкновения этих частиц с молекулами воздуха приводят к каскадной реакции, которая создаёт гамма-излучение и другие формы вещества и энергии, включая антиматерию.

Для более детального изучения этого явления учёные использовали самолёт-шпион НАСА ER-2, который летал на высоте 20 километров над грозовыми облаками. Этот самолёт был специально модифицирован для наблюдения за грозами и фиксировал гамма-излучение в реальном времени.

Оказалось, что гамма-излучение сопровождает почти каждую крупную грозу, особенно в тропиках. В половине случаев наблюдалось низкоуровневое постоянное излучение, которое учёные сравнивают с кипящим котлом.

Это явление ограничивает накопление энергии внутри грозы, что препятствует более мощным всплескам. Кроме того, учёные зафиксировали несколько видов кратковременных гамма-всплесков, некоторые из которых никогда ранее не наблюдались.

Один из видов всплесков длится менее тысячной доли секунды, а другой представляет серию коротких повторяющихся вспышек. Эти всплески не связаны с молнией, что может указывать на новые механизмы их возникновения.

Несмотря на высокую энергию излучения, учёные подчёркивают, что оно не представляет угрозы для авиации или людей, так как самолёты избегают летать в непосредственной близости от активных гроз из-за других опасностей, таких как турбулентность.

Однако новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, подвергает эту версию сомнению. С помощью математической модели, схожей с той, что используется в экологии для описания взаимодействия хищников и жертв, исследователи показали, что ключевую роль в этом переходе играли сами люди.

Конкуренция между ранними земледельцами и охотниками-собирателями, а также различия в темпах роста их популяций могли существенно влиять на распространение аграрного образа жизни. Анализ данных показал, что земледелие распространялось не только через миграции, но и через культурный обмен и адаптацию местных групп.

При этом в разных регионах наблюдались свои особенности: где-то земледельцы вытесняли охотников, а где-то происходило их сосуществование и смешение. Учёные полагают, что их модель поможет точнее понять, как взаимодействовали разные сообщества в древности, и надеются в будущем использовать её для изучения других переломных моментов в истории человечества.

Новая методика визуализации помогла исследователям выявить причины поломок и найти путь к созданию более надёжных батарей. Результаты их работы опубликованы в Nature Nanotechnology.

Команда специалистов изучала новые электролиты — вещества, находящиеся между электродами, через которые проходят ионы во время зарядки и разрядки. В одном из экспериментов учёные, используя мощное рентгеновское излучение Национальной лаборатории Брукхейвена, случайно получили изображение того, что происходит на границах между электролитом и электродами.

Эти «слепые зоны» считаются одной из главных проблем в современных аккумуляторах. Оказалось, что именно на этих скрытых стыках происходит постепенное разрушение структуры электролита при многократных циклах работы, что со временем приводит к полной деградации батареи.

Теперь у инженеров есть инструмент, позволяющий наблюдать за химическими реакциями и архитектурой интерфейсов в реальном времени. Это поможет создавать новые батареи — более долговечные, энергоёмкие и устойчивые к экстремальным условиям.

Его длина составит 91 километр, что втрое больше действующего Большого адронного коллайдера, который в 2012 году открыл бозон Хиггса. CERN — крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий, которая расположена на границе Франции и Швейцарии.

Здесь работают учёные со всего мира, а центр финансируется 23 европейскими государствами и Израилем. Предлагаемый ускоритель должен заменить действующий Большой адронный коллайдер, возможности которого будут исчерпаны к 2041 году.

Он обеспечит новые возможности для изучения устройства материи, фундаментальных взаимодействий и эволюции Вселенной. Однако многие критикуют 17-миллиардный проект за масштаб, возможный вред экологии и изъятие земель.

Против выступают некоторые местные жители и часть научного сообщества. Окончательное решение о строительстве должно быть принято до 2028 года.

Задача исследователей заключалась не только в анализе запахов, исходящих от мумий, но и в том, чтобы разработать более эффективные стратегии сохранения этих артефактов, сохранив их обонятельное наследие. Исследователь Матия Стрлич подчеркнул значимость проведённой работы, отметив, что полученные результаты обогащают музейный опыт и помогают принимать обоснованные решения при консервации.

«Запах мумифицированных тел давно интересует специалистов и общественность, однако до этого момента не было выполнено комплексного химического и сенсорного анализа», — уточнил он. Его коллега Сесилия Бембибре подчеркнула важность партнёрства с египетскими коллегами для обеспечения этичного подхода к исследованию.

В процессе анализа исследователи использовали газовый хроматограф и масс-спектрометр, чтобы выделить химические соединения, испускаемые мумиями. Специально обученные нюхачи оценивали качество, интенсивность и приятность запахов.

Такой комбинированный подход позволил команде различать источники запахов: естественные процессы разложения, артефакты бальзамирования и сами мумии. Полученные данные показали, что приятные ароматы, ассоциируемые с мумиями, возникают благодаря использованию хвойных смол, масел и бальзамов во время процесса бальзамирования.

Эти компоненты были важны не только для сохранения, но и имели символическое значение в древнеегипетской культуре, где приятные запахи ассоциировались с чистотой и божественным восприятием. Директор Египетского музея Али Абдельхалим подчеркнул, что мумификация была важнейшим ритуалом, направленным на сохранение усопших для загробной жизни.

Понимание используемых материалов может рассказать много о социальном статусе и эпохе. Исследователь Барбара Хубер отметила, что запахи, обнаруживаемые сегодня, могут значительно отличаться от тех, которые присутствовали во время мумификации, под влиянием факторов, таких как испарение и условия хранения.