Científicos del Instituto Físico P. N. Lébedev de la Academia de Ciencias de Rusia (FIAN) y del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MFTI) realizaron una serie de experimentos que revelan los mecanismos de generación de rayos X en rayos artificiales. La investigación, publicada en Journal of Applied Physics, permitió por primera vez registrar con alta precisión las características temporales y angulares de este fenómeno, lo que abre nuevas posibilidades para estudiar los rayos naturales y desarrollar tecnologías de protección contra ellos.
En el curso de los experimentos, los científicos utilizaron una instalación de alto voltaje que crea impulsos con un voltaje de hasta 1 megavoltio en un espacio de aire de 55 cm de longitud. Para registrar la radiación de rayos X, se utilizó un sistema de 10 detectores de centelleo, ubicados a lo largo de un arco con un paso de 10 grados. Esto permitió no solo registrar los destellos, sino también determinar su direccionalidad.
El principal descubrimiento fue que la radiación de rayos X aparece incluso antes del propio rayo, en el momento en que el voltaje alcanza su valor máximo. Al mismo tiempo, los científicos descubrieron dos tipos diferentes de radiación. El primer tipo se propaga en todas las direcciones, pero a altas energías la radiación se dirige hacia el electrodo negativo (ánodo). El segundo tipo resultó ser más enigmático: se trata de rayos de alta energía que aparecen en la periferia de la descarga principal, lo que aún no encuentra una explicación completa.
Los físicos establecieron que la razón de la aparición de la radiación de rayos X radica en el comportamiento de los electrones. Bajo la acción de un voltaje enorme, los electrones se aceleran a velocidades extremadamente altas y chocan con las moléculas de aire, lo que conduce a la aparición de la radiación de rayos X.
Nuestros resultados muestran que la radiación de rayos X dura en las descargas atmosféricas está relacionada con procesos de ionización ultrarrápidos. Esto abre el camino a una modelización más precisa de las descargas eléctricas naturales, como los rayos.
Este descubrimiento ayudará a modelar con mayor precisión los rayos y a desarrollar métodos de protección contra ellos.
Los estudios realizados establecieron por primera vez con alta precisión temporal y espacial los plazos y las características angulares de la radiación de rayos X en las descargas. Esto permite revisar los mecanismos de su generación y tener en cuenta la influencia de estructuras plasmáticas complejas. Estos descubrimientos son de gran importancia para comprender los procesos físicos que tienen lugar en las nubes de tormenta, y también pueden encontrar aplicación en desarrollos tecnológicos.
Los científicos planean estudiar la influencia de otras configuraciones de electrodos y parámetros del medio, así como aumentar la resolución temporal de las mediciones. Estas investigaciones pueden encontrar aplicación no solo en la física atmosférica, sino también en tecnologías de plasma.
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