Por primera vez, se han observado rayos X al comienzo de la caída de un rayo positivo hacia arriba, una observación que ilustra los orígenes de esta rara (y particularmente peligrosa) forma de rayo.
A nivel mundial, los rayos son responsables de más de 4.000 muertes y miles de millones de dólares en daños cada año. Comprender exactamente cómo se forman los rayos es clave para reducir el riesgo, pero debido a que los fenómenos de rayos ocurren en escalas de tiempo inferiores a un milisegundo, las mediciones directas son extremadamente difíciles de obtener.
Ahora, investigadores del Laboratorio de Compatibilidad Electromagnética, dirigidos por Farhad Rachidi, de la Escuela de Ingeniería EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana) han medido directamente por primera vez un fenómeno esquivo que explica mucho sobre el nacimiento de los rayos: la radiación X- rayo.
En un estudio colaborativo con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Suiza Occidental y la Universidad de Uppsala en Suecia, registraron rayos en la torre Säntis (en la foto) en el noreste de Suiza, identificando rayos X asociados con la aparición de destellos ascendentes positivos. Estos destellos comienzan con zarcillos (líderes) cargados negativamente que ascienden paso a paso desde un objeto de gran altitud, antes de conectarse con una nube de tormenta, transfiriendo carga positiva al suelo.
“A nivel del mar, los destellos ascendentes son raros, pero podrían convertirse en el tipo dominante en altitudes elevadas. También tienen el potencial de ser más dañinos, porque en un destello ascendente, el rayo permanece en contacto con una estructura durante más tiempo que durante un destello descendente, lo que le da más tiempo para transferir carga eléctrica”, explica Toma Oregel-Chaumont, un candidato a doctorado en el Laboratorio de Compatibilidad Electromagnética, en un comunicado.
Aunque ya se han observado emisiones de rayos X de otros tipos de rayos, esta es la primera vez que se capturan a partir de fulguraciones positivas ascendentes. Oregel-Chaumont, el primer autor de un artículo reciente de Nature Scientific Reports que describe las observaciones, dice que ofrecen información valiosa sobre cómo se forman los rayos y, en particular, los rayos ascendentes.
“El mecanismo real por el cual se inician y propagan los rayos sigue siendo un misterio. La observación de rayos ascendentes desde estructuras altas como la Torre Säntis permite correlacionar las mediciones de rayos X con otras cantidades medidas simultáneamente, como observaciones por vídeo de alta velocidad y corrientes eléctricas”.
UNA OPORTUNIDAD ÚNICA DE OBSERVACIÓN
Quizás no sea sorprendente que las novedosas observaciones se hayan realizado en Suiza, ya que la torre Säntis ofrece unas condiciones de medición ideales y únicas. La torre de 124 metros está situada en lo alto de un alto pico en los Alpes de Appenzell, lo que la convierte en un objetivo ideal para los rayos. Hay una línea de visión clara desde los picos vecinos y las amplias instalaciones de investigación están repletas de cámaras de alta velocidad, detectores de rayos X, sensores de campo eléctrico y dispositivos de medición de corriente.
Fundamentalmente, la velocidad y la sensibilidad de este equipo permitieron al equipo ver una diferencia entre los pasos líderes negativos que emitían rayos X y los que no, lo que respalda una teoría de la formación de rayos conocida como modelo de electrones fríos desbocados. En pocas palabras, la asociación de
“Como físico, me gusta poder comprender la teoría detrás de las observaciones, pero esta información también es importante para comprender los rayos desde una perspectiva de ingeniería: cada vez se construyen más estructuras a gran altitud, como turbinas eólicas y aviones. a partir de materiales compuestos. Son menos conductores que metales como el aluminio, por lo que se calientan más, lo que los hace vulnerables a los daños causados por los rayos ascendentes”, afirma Oregel-Chaumont.
Continúan las observaciones en Säntis, donde cada año caen más de 100 rayos. A continuación, los científicos planean añadir un sensor de microondas al arsenal de equipos de la torre; Esto podría ayudar a determinar si el modelo de fuga fría también se aplica a los rayos descendentes, ya que, a diferencia de los rayos X, las microondas se pueden medir desde las nubes.
