闪电产生的X射线：数学模型提供了理解的螺栓

闪电产生与医学成像相同的X射线。

在2000年代初期，科学家观察到闪电放电产生由高能光子组成的X射线 - 与用于医学成像的类型相同。研究人员可以在实验室中重现这种现象，但无法完全解释闪电如何以及为什么产生X射线。

二十年后，宾夕法尼亚州立大学领导的一个团队发现了一种新的物理机制，解释了与地球大气中的闪电活动相关的自然发生的X射线。科学家们在《地球物理研究快报》上发表了他们的研究结果。

美国国家科学基金会支持的发现也可能揭示另一种现象：触摸金属门把手时有时会感到轻微的震动。当在主体和导体之间产生电压差时，就会发生称为火花放电。

在1960年代的一系列实验室实验中，科学家发现火花放电会产生X射线 - 就像闪电一样。60多年后，科学家们仍在进行实验室实验，以更好地了解这一过程的机制。

闪电由“相对论性电子”的一部分组成，它发出壮观的高能X射线爆发，具有数十兆电子伏特能量，称为地面伽马射线闪光或TGF。

根据主要作者Victor Pasko的说法，研究人员已经创建了模拟和模型来解释TGF观测结果，但模拟尺寸和实际尺寸之间存在不匹配。该团队对TGF现象进行了数学建模，以更好地了解它在紧凑空间中是如何发生的。

“模拟都非常大 - 通常有几公里宽 - 我们现在很难将其与实际观测结果相协调，因为当闪电传播时，它非常紧凑，”Pasko说，并解释说闪电的空间通道通常规模为几厘米，放电活动产生的X射线在这些通道的尖端周围扩展至100米。

“为什么这个来源如此紧凑?直到现在，这一直是一个难题。由于我们正在处理非常小的体积，这也可能对自1960年代以来正在进行的火花放电实验室实验产生影响。

Pasko说，他们解释了电场如何放大电子数量，驱动这种现象。电子在经历加速时散射在构成空气的单个原子上。

随着电子的移动，它们中的大多数随着获得能量并繁殖而前进，就像雪崩一样，使它们产生更多的电子。当电子雪崩时，它们会产生X射线，X射线向后发射光子并产生新的电子。

根据Pasko的说法，数学模型为电场建立了一个阈值，这证实了当电子发射的X射线向后传播并产生新电子时放大电子雪崩的反馈机制。

解说：闪电会产生X射线吗?

是的，闪电可以产生X射线，尽管这种情况相对罕见。当发生强烈的雷电放电时，它可以产生广泛的电磁辐射，包括X射线。

这种效应归因于雷击期间发生的极高温度和能量过程。当闪电形成时，它会迅速加热周围的空气，温度高达30，000开尔文(53，540华氏度)。这种强烈的加热会导致周围的空气分子变得高度通电和电离。

闪电通道中的通电粒子和离子可以经历快速的加速和减速，产生电磁辐射的爆发。X射线以非常短的脉冲发射，与医疗或工业应用中产生的X射线相比，其强度通常较低。

由于闪电持续时间短且强度相对较低，因此检测闪电产生的X射线具有挑战性。研究人员使用专门的设备，如X射线探测器和伽马射线探测器，来捕获和分析与雷击相关的电磁辐射。

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