الميونات قد تقيس التغيرات في الضغط الناتجة عن العواصف الرعدية العملاقة التي تولد الأعاصير
إن قياس الظروف داخل العواصف الرعدية العملاقة والأعاصير التي تولدها (في الصورة) يشكل تحديًا كبيرًا. يمكن للجسيمات دون الذرية التي تسمى الميونات أن تساعد في الكشف عن التغيرات في الضغط داخل العواصف.
تشتهر العواصف الرعدية العملاقة بأعاصيرها المدمرة، ولكن كيفية تشكل الأعاصير بالضبط غير مفهومة جيدًا. تشير دراسة جديدة إلى أن العلماء قد يستخلصون تلميحات بمساعدة بسيطة من الكون.
يمكن للميونات، وهي جسيمات دون ذرية تشبه النسخ الثقيلة من الإلكترونات، أن تكشف عن الضغط الجوي داخل العاصفة الرعدية والإعصار الناتج عنها، وفقًا لما ذكره الباحثون في ورقة بحثية مقبولة في مجلة فيزيكال ريفيو دي. يتم إنتاج الجسيمات بواسطة الأشعة الكونية، وهي مجموعة متنوعة من الجسيمات عالية الطاقة من الفضاء، بما في ذلك البروتونات. عندما تنطلق الأشعة الكونية إلى الغلاف الجوي، فإنها تنتج الميونات التي تتساقط على الأرض - بما في ذلك من خلال الأعاصير.
تشير المحاكاة الحاسوبية للعواصف الرعدية الخارقة إلى أن منطقة الضغط المنخفض داخل العاصفة تساهم في تكوين الأعاصير. لكن العلماء واجهوا صعوبة في إجراء القياسات داخل العواصف المدمرة. يمكن للميونات استكشاف الضغط من مسافة بعيدة، وحل هذه المشكلة.
يقول الفيزيائي ويليام لوسزاك من جامعة ولاية أوهايو: "يمكنك في الواقع استخدام هذه التقنية لإجراء قياسات الضغط عن بعد". "لذا بدلاً من الاضطرار إلى وضع مستشعر ضغط داخل إعصار، يمكنك قياس الضغط من مسافة خمسة كيلومترات".
الميونات حساسة لكثافة الهواء الذي تمر به. انخفاض ضغط الهواء، والذي يتوافق مع كثافة أقل، يعني أن المزيد من الميونات تصل إلى الأرض. يمكن تحديد فائض الميونات هذا بجهاز كشف على الأرض.
بناءً على المحاكاة الحاسوبية للأعاصير والأشعة الكونية، يقترح الباحثون استخدام جهاز كشف كبير منتشر عبر مساحة 1000 متر مربع. قد يبدو هذا الأمر كثيراً، ولكن علماء الأشعة الكونية معتادون على بناء أجهزة كشف ضخمة. ففي تجربة GRAPES-3 في أوتي بالهند، والتي تكتشف الميونات على مساحة 25000 متر مربع، استخدمت الجسيمات في السابق للكشف عن فولتات هائلة داخل عاصفة رعدية.
وهذا النهج واسع النطاق يعني الانتظار والأمل في أن تمر العاصفة على مسافة قريبة بما يكفي لمراقبتها. أو بدلاً من ذلك، يمكن نقل جهاز كشف محمول أصغر حجماً، حوالي 100 متر مربع، إلى موقع الطقس القاسي المتوقع.
وقد استخدمت الميونات في السابق لدراسة الأعاصير. ولكن، كما يقول الفيزيائي هيرويوكي تاناكا من جامعة طوكيو، "الخلايا العملاقة أصغر بكثير من الأعاصير... ولهذا السبب، نحتاج إلى منطقة كشف أكبر بكثير". وهو يتساءل عما إذا كان من الممكن حقاً جعل أجهزة الكشف المطلوبة محمولة، وما إذا كان القياس سينجح في بيئة واقعية.
وقد لا يضطر إلى الانتظار طويلاً. يخطط لوزاك وزملاؤه لإجراء أول اختبار للمفهوم هذا الصيف.
المصدر: