Análisis de datos de un mapeador de rayos y un pequeño, El detector de radiación de mano ha arrojado luz inesperadamente sobre cómo se vería un estallido de rayos gamma de un rayo, al observar neutrones generados en el suelo por lluvias de rayos cósmicos muy grandes. El trabajo se llevó a cabo en el Observatorio de Rayos Cósmicos de High Altitude Water Cherenkov (HAWC) en México.

"Este fue un descubrimiento accidental, "dijo Greg Bowers, científico del Laboratorio Nacional de Los Alamos y autor principal del estudio publicado en Cartas de investigación geofísica . "Configuramos este sistema para estudiar los destellos de rayos gamma terrestres, o los estallidos de rayos gamma de los relámpagos, que suelen ser tan brillantes que se pueden ver desde el espacio. La idea era que HAWC sería sensible a los estallidos de rayos gamma, así que instalamos un mapeador de rayos para capturar la anatomía del desarrollo de los rayos y señalar los procesos que los producen ".

El equipo, incluyendo a Xuan-Min Shao y Brenda Dingus también de Los Alamos, usó un pequeño, detector de partículas de mano, esperando que un destello de rayos gamma terrestre genere una clara señal de rayos gamma en el detector de partículas pequeñas.

"Nuestro sistema funcionó durante casi dos años, y vimos muchos rayos, "dijo Bowers. Pero durante esas tormentas, no observaron nada que se pareciera a destellos de rayos gamma terrestres. "Lo hicimos, sin embargo, ver grandes ráfagas de tasa de conteo durante despejado, días de buen tiempo, lo que nos hizo rascarnos la cabeza ".

Los datos de HAWC recopilados durante estos tiempos mostraron que, en cada caso, la gran matriz que comprende HAWC había sido abrumada por lluvias de rayos cósmicos extremadamente grandes, tan grandes que los investigadores de Los Alamos no pudieron estimar su tamaño.

El colaborador de UC Santa Cruz, David Smith, descubrió que estos estallidos de buen tiempo habían sido previamente observados por científicos en Rusia. que los llamó "ráfagas de neutrones, "y determinó que eran el resultado de la producción de neutrones en el suelo alrededor del punto de impacto de los núcleos de lluvia de rayos cósmicos.

El trabajo anterior que simuló estos eventos solo había considerado hadrones, un tipo de partícula subatómica, en el núcleo de las lluvias. Además de los hadrones y otras partículas, Los núcleos de ducha de rayos cósmicos también contienen muchos rayos gamma.

Por este trabajo, William Blaine, también de Los Alamos, simulaciones de grandes lluvias de rayos cósmicos, e incluía tanto hadrones como rayos gamma. "Pudimos hacer coincidir nuestras observaciones con las simulaciones, ", dijo Bowers." Hemos encontrado que los rayos gamma producen el mismo tipo de explosión de neutrones que los hadrones ".

Este estudio sugiere que cualquier fenómeno natural que produzca un haz de rayos gamma apuntando hacia el suelo (como los destellos de rayos gamma terrestres hacia abajo), podría producir una firma similar de "explosión de neutrones". Esto es importante para los futuros esfuerzos de modelado de observación de flash de rayos gamma terrestres.

"Nos dice que no puede simplemente modelar los rayos gamma que golpean su detector, también tendrás que considerar la explosión de neutrones que está ocurriendo cerca, "dijo Bowers.

El Observatorio HAWC comprende una serie de tanques llenos de agua en lo alto de los flancos del volcán Sierra Negra en Puebla, México, donde la fina atmósfera ofrece mejores condiciones para la observación de rayos gamma. Cuando los rayos gamma inciden en moléculas de la atmósfera, producen lluvias de partículas energéticas. Cuando algunas de esas partículas golpean el agua dentro de los tanques detectores HAWC, producen destellos de luz llamados radiación de Cherenkov. Al estudiar estos destellos de Cherenkov, los investigadores reconstruyen las fuentes de las lluvias para conocer las partículas que las causaron.