A fizika kalandja

Rugalmas ütközés: egy lehetséges magyarázat az űrben száguldó nagyenergiájú elektronokra

2016. november 16. - 38Rocky

Rugalmas ütközés: egy lehetséges magyarázat az űrben száguldó nagyenergiájú elektronokra

 

Az INDEX tudományos rovatában jelent meg a hír „Elektronok száguldanak az űrben, a NASA sem érti”. A cikk beszámol róla, hogy „a Föld mágneses mezején túli régióban a NASA tudósai közel fénysebességgel száguldozó elektronokat észleltek, és senki sem tudja, hogy miért vannak ott. A fizikusok most próbálják kitalálni, hogy milyen erők gyorsíthatják az elektronokat ilyen rendkívüli sebességre.”

David Sibeckre, a Goddard Űrközpont munkatársára hivatkozva írják, hogy olyan helyen láttak nagy energiájú elektronokat, ahol nem kellene lenniük, és semmilyen modell nem passzol rájuk. Alapvető hiányosságok lehetnek a tudásunkban.

A nagysebességű elektronokat a THEMIS űrmisszióban észlelték.  Ebben a programban öt műholdat küldtek Föld körüli pályára, hogy megfigyeljék a védelmező mágneses mező működését

Idézzük tovább a hírt:

„Elsősorban azt szerették volna megérteni, hogy mi váltja ki a geomágneses viharokat, amelyek megzavarhatják a földi kommunikációs rendszereket, de amikor belekezdtek a vizsgálatokba, csak újabb kérdések merültek fel.

A Napból folyamatosan áramlanak a Föld felé a nagy energiájú elektronok, de a mágneses pajzs megvéd minket a káros hatásuktól. Amikor az elektronok elérik a magnetoszféra legkülső peremét, a mágneses mező lelassítja őket, és a legtöbbjük elterelődik az űr felé. Néhány azonban egyenesen visszaverődik a Nap felé, és nagy energiájú, szupergyors elektronok köteléke jön létre.

A fizikusok évtizedeken át úgy gondolták, hogy a peremen odavissza cikázva nyerik az energiájukat, ettől gyorsulnak fel a fénysebesség közelébe. Csakhogy a THEMIS megfigyelései alapján máshol szerzik az energiájukat, és a tudósok egyelőre nem tudják megmagyarázni, hogy ez miként történhet meg. Nagyon úgy néz ki, hogy ezek az elektronok el sem érik a peremet.

Az egyik kutató, Lynn Wilson azt javasolta, hogy a gyorsulás okát ne a nagy űrbéli régiókban keressék, szerinte valami nagyságrendekkel kisebb méretű dolog lesz a magyarázat.”

 

Eddig szól a cikk, ami bennem is elindította a kíváncsiságot, hogy milyen fizikai kölcsönhatás rejlik a jelenség mögött.

 

Az ózonpajzs szerepe

 

Földünket a kozmikus sugárzás veszélyeitől nem csak a geomágneses mezők védik, hanem az ózonpajzs is. Ezért keltett riadalmat az a felismerés, hogy a vékonyodik az ózonpajzs, különösen az Antarktisz felett, ahol nagyméretű lyuk alakult ki és jelentősen megnövelte az űrből érkező káros sugárzás intenzitását. Azóta javul a helyzet, amiben szerepet játszik a CFC-gázok, a halogénezett szénhidrogének gyártásának és alkalmazásának visszaszorítása is.

 

Rugalmas ütközés az ionizált ózonmolekulákkal

 

De felmerült bennem a kérdés, hogy az ionizált ózonmolekulák nem okozhatják-e az elektronok nagymértékű felgyorsítását?

Induljunk ki a rugalmas ütközés fizikai törvényéből! Ha két golyó rugalmasan ütközik, akkor átadhatják egymásnak impulzusukat, ami a tömeg és a sebesség szorzata.

Nézzük először a sebességeket. A Föld keringési sebessége 30 km másodpercenként, ez éppen 10 000-szer lassabb a fénysebességnél. Ez azt jelenti, hogy a Föld sztratoszférájában levő ózonmolekulák is ekkora sebességgel mozognak. Ha most egy elektron rugalmasan ütközik a negatív töltésű ionizált ózonmolekulával, akkor az impulzus cserénél az elektron tömegét kell viszonyítani az ózonmolekulához. Az ózon molekulasúlya 3x16 = 48, az elektron tömege pedig 1836-szor könnyebb a hidrogén atommagnál, emiatt a két tömeg aránya 48x1836 = 88 128. Tehát egy veszteség nélküli ütközésben bőven elegendő az impulzus, hogy az elektron fénysebességhez közeli sebességre tegyen szert. Az elektronok gyorsulása fénykibocsátással is jár, nincs kizárva, hogy akár az északi fényhez is ad járulékot.

 

Természetesen lehet, hogy a kutatók más következtetésre jutnak, mert nem ott nyernek energiát az elektronok, ahol az ózonkoncentráció elég nagy. Javaslatom csak egy lehetőség, hogy itt is lehet keresni a magyarázatot.

 

A blog további írásait foglalja össze a linkekkel együtt a „Paradigmaváltás a fizikában” című bejegyzés.

 

 

 

 

A bejegyzés trackback címe:

https://afizikakalandja.blog.hu/api/trackback/id/tr1411965893

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

rdos · http://h2o.ingyenweb.hu/tema/6.html 2016.11.22. 15:43:22

Teljesen logikus a felvetésed. Mondjuk a relativisztikus fizikához nem értek, ettől függetlenül a nagyságrendek meggyőzőek.

Szerintem érdemes lehet angolul is kommentelned ezt a felvetésed (valahol írtad, hogy a magyar nyelvű tudományos közlés olyan mint ha nem is lenne). .:-(

38Rocky 2016.11.22. 18:29:49

Magam az eredeti publikációt nem olvastam, csak azt, amit a bejegyzésben szó szerint idézek. Lehetséges, hogy az eredeti közlemény írói is gondoltak arra a lehetőségre, hogy nem csak a Föld elektromágneses tere, hanem ionokkal való rugalmas ütközés is magyarázhatja a megfigyelt elektronok nagy sebességét. Itt a kérdés, hogy az elektronok pályája bejuthat-e a sztratoszférának abba tartományába, ahol az ózon ionok koncentrációja elég nagy. Emiatt fogalmazok óvatosan, hogy feltevésem csak egy lehetséges magyarázat. Ami a relativisztikus effektusokat illeti, az ütközési energia elég nagy ahhoz, hogy akkora energiára tegyen szert az elektron, ami felgyorsítja a fénysebesség közelébe. A relativitáselmélet szerint ez a sebesség nem léphető át, ilyekor már a részecske tömege növekszik meg nyugalmi tömegének többszörösére.
Ami az angol nyelvű publikálást illeti, először jobban utána kell néznem, hogy pontosan milyen magyarázatokkal próbálkoztak az eredeti szerzők. Az valóban sajnálatos gyakorlat, hogy csak olyan publikációk keltik fel a kutatók érdeklődését, ami angol nyelven jelenik meg.

rdos · http://h2o.ingyenweb.hu/tema/6.html 2016.11.23. 15:43:39

Igen az óvatosság nem árt - eredeti publikáció ismerete - több okból is. Mondjuk sajnos még mindig gyakori a félrefordítás. :-(

Kicsit más és Off, de ez is légköri elektron áram. Hazai fúziós (és fissziós) atomerőműves talán energetikus szakember blogján vagy 15 éve írt a fúziós erőművek megvalósításának legfőbb gondjáról (a toroidális tekercsnek van menetemelkedése, ezért nem szabályos "autógumi" a toroidális csapda a száguldó ionoknak).

Erre írtam Neki, hogy mi lenne ha a természetet másolnánk - nem emlékszem hogy olvastam, vagy magam találtam ki, végül is mindegy, egyben adtam egy lehetséges magyarázatot a gömbvillámra .

A "sima villám" zegzugos pályát fut be, pont olyant, amilyent a kozmikus részecske sugárzás gerjesztette "ion fa" egy - vagy több ága. Újabban arra gondolnak hogy a villám ezeket a nagy energiájú kozmikus részecskék által "kitaposott utat" - egy elektron által kitaposott egyenáramú pályát választja a töltés különbség kiegyenlítésére.

Már most ha nagy ritkán olyan lesz ez a cikk-cakkos pálya, hogy kialakul benne egy önmagába záródó bármilyen alakú hurok, az leválhat a villámról és ha már láttunk pl. dohányos által fújt füst karikát, akkor tudjuk hogy az mennyire stabilis. Vélelmezem a toroidális elektromágneses tér is az. Már pedig ha jól emlékszem a fizikára, a kör alakban keringő elektron körül toroidális lesz az elektromágneses tér alakja. (lehetséges magyarázat a gömbvillám a plazma stabilitására) .

Azt mondjuk nem tudom hogy lehet rábeszélni egy elektront erre a mutatványra, de ha nagy ritkán (tényleg ritkán mert ma már milliárd számra van az emberiségnél fényképező gép, gömbvillám észlelés mégis alig) a természetnek sikerül, felteszem nekünk - embereknek is sikerülhet.

Amúgy annó az energetikus blogger nem értette a felvetésemet, mert nem arra válaszolt. :-( Vagy tök hülyeséget írtam és akkor még meg is köszönhetem hogy nem hülyézett le. :-)

38Rocky 2016.11.24. 09:44:23

A légköri elektromos töltések toroidális mozgása is elképzelhető, de én más irányból közelítem meg a gömbvillámok kérdését, ezt foglalom össze most egy új bejegyzésben: "A villámok keletkezése" című írásban