Nguồn tia X trong sấm sét

Các nhà nghiên cứu thuộc đại học Florida và Học viện công nghệ Florida đã thu hẹp việc tìm kiếm nguồn của tia X do sét tạo ra, nỗ lực này một ngày nào đó có thể giúp dự đoán vị trí sét đánh.

Joseph Dwyer, giáo sư khoa khoa học vật lý và không gian tại FIT, cho biết: “Từ quan điểm thực tế, để có thể dự đoán thời gian và vị trí sét đánh, đầu tiên chúng ta cần hiểu cách thức sét di chuyển từ địa điểm này sang địa điểm khác. Hiện tại, chúng ta vẫn chưa xử lý tốt điều này. Tia X cho chúng ta cái nhìn cận cảnh điều gì xảy ra bên trong khi sét di chuyển”.

Một bài báo nêu chi tiết phát hiện của nhóm nghiên cứu tại UF và FIT gần đây đã được đăng tải trực tuyến trên Geophysical Research Letters, do Hiệp hội địa vật lý Hoa Kỳ công bố.

Các nhà nghiên cứu sử dụng motọ đĩa điện trường và thiết bị dò tia X tại cơ sở nghiên cứu sét thuộc UF/FIT để tìm kiếm nguồn của tia X do sét tạo ra. Kết luận chính của họ là: Khi sét di chuyển từ đám mây đến mặt đất trong đoạn đường từ 30 đến 160 phút, được gọi là “bước” trong quy trình “bước dẫn đầu”, tia X xuất hiện ngay bên dưới mỗi bước, khoảng 1/1000000 giây sau khi một bước kết thúc.

Các nhà nghiên cứu đã thu hẹp việc tìm kiếm nguồn của tia X tạo ra bởi sét, nỗ lực này một ngày nào đó có thể giúp dự đoán vị trí sét đánh. (Ảnh: iStockphoto/Shane Shaw)

Martin Uman, giáo sư kỹ thuật điện và máy tinh cho biết: “Không ai hiểu rõ làm thế nào sét tạo ra tia X. Mặc dù đạt được nhiệt độ nóng gấp 5 lần bề măt mặt trời, nhiệt độ của sét vẫn quá thấp để hình thành tia X”.

Uman nói tiếp: “Nhưng điều đó rõ ràng có xảy ra. Chúng ta đã đặt giới hạn cho điều kiện nó có thể xảy ra và vị trí nó xảy ra”.

Từ năm 1925, các nhà lý luận đã dự đoán sấm sét có thể tạo ra tia X. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã tìm kiếm bằng chứng trong hàng thập kỷ mà chưa đạt được thành công nào đáng kể. Rồi vào năm 2001 và 2002, các nhà nghiên cứu tại Học viện Công nghệ và Khai thác mỏ New Mexico, Đại học Florida và Học viện công nghệ Florida đã khẳng định chắc chắn rằng sét thực sự tạo ra một lượng lớn tia X. Kể từ đó, các nhà khoa học trên toàn thế giới không ngừng tìm cách hiểu rõ và giải thích hiện tượng này.

Các nhà nghiên cứu tại Học viện công nghệ New Mexico đã dò thấy bức xạ năng lượng lớn từ sét tự nhiên. Trung tâm Nghiên cứu sét thực nghiệm quốc tế thuộc UF/FIT, nằm tại một căn cứ quân sự ở Clay County, tạo ra sét bằng cách bắn pháo vào đám mây bão đi qua. Năm 2002, nhóm nghiên cứu của Uman cho biết “sét kích thích” cũng tạo ra tia X.

Trong nghiên cứu mới nhất, sinh viên bậc tiến sĩ về kỹ thuật điện Joey Howard, tác giả chính của bài báo, và các nhà nghiên cứu khác của UF/FIT sử dụng một loạt các máy dò điện trường và mày dò tia X Natri lođua để cố gắng thăm dò tia X ở cự ly gần hơn.

Trong bài báo năm 2002, các nhà khoa học của UF/FIT đã khẳng định tia X bước sét chính. Trong bài báo mới nhất, họ thu hẹp thời gian hình thành tia X xuống thời điểm bắt đầu của mỗi bước trong bước sét chính, dựa trên dữ liệu thu thập từ một tia sét tự nhiên và một tia sét kích thích.

Uman cho biết: “Chúng tôi có thể xác định thời điểm điện trường tới chuỗi trạm, nó trùng với thời điểm xảy ra tia X. Sau đó chúng tôi quay trở lại và tính toán vị trí nguồn của điện trường và tia X”.

Dwyer cho biết nghiên cứu này là một bước tiến tới việc sử dụng tia X để nắm bắt sự di chuyển của sét.

Ông nói: “Một tia chớp bắt đầu bên trong một trận bão sấm sét bằng cách nào đó di chuyển nhiều dặm đến mặt đến, có thể làm tổn thương người và tài sản. Đây là lần đầu tiên chúng ta thực sự có thể quan sát chuyển động của sét xuống mặt đất bằng tia X. Vì vậy giống như việc tia X giúp bác sĩ nhìn rõ hơn khi phẫu thuật, nó cũng cho phép chúng ta có thể thăm dò từng quá trình của sét - điều rất khó thực hiện”.

Uman cho biết nghiên cứu sẽ tiếp tục với các thiết bị dò tia X đắt tiền, nhanh và nhạy hơn. Một lĩnh vực thú vị khác trong tương lai đó là liệu sét đánh vào máy bay có thể tạo ra tia X gây ảnh hưởng đến hành khách hay không.