Un système orageux approche :le ciel s'assombrit, et le grondement sourd du tonnerre résonne à l'horizon. Alors sans prévenir... Flash ! Crash ! — la foudre a frappé.

Cette scène, bien que familier à tout le monde et répété constamment à travers la planète, n'est pas sans un sentiment de mystère. Mais maintenant que ce mystère s'est approfondi, avec la découverte que la foudre peut entraîner l'annihilation matière-antimatière.

Dans une étude collaborative publiée dans La nature , des chercheurs japonais décrivent comment les rayons gamma de la foudre réagissent avec l'air pour produire des radio-isotopes et même des positrons, l'équivalent antimatière des électrons.

"Nous savions déjà que les nuages ​​orageux et les éclairs émettent des rayons gamma, et a émis l'hypothèse qu'ils réagiraient d'une manière ou d'une autre avec les noyaux d'éléments environnementaux dans l'atmosphère, " explique Teruaki Enoto de l'université de Kyoto, qui dirige le projet.

"En hiver, La zone côtière occidentale du Japon est idéale pour observer de puissants éclairs et orages. Donc, en 2015, nous avons commencé à construire une série de petits détecteurs de rayons gamma, et les a placés à divers endroits le long de la côte."

Mais ensuite, l'équipe a rencontré des problèmes de financement. Pour continuer leur travail, et en partie pour toucher un large public de membres du public potentiellement intéressés le plus rapidement possible, ils se sont tournés vers Internet.

"Nous avons mis en place une campagne de financement participatif via le site 'academist', " poursuit Enoto, "dans laquelle nous expliquons notre méthode scientifique et les objectifs du projet. Grâce au soutien de tous, nous avons pu faire bien plus que notre objectif de financement initial."

Forts de leur succès, l'équipe a construit plus de détecteurs et les a installés sur la côte nord-ouest de Honshu. Et puis en février 2017, quatre détecteurs installés dans la ville de Kashiwazaki, Niigata a enregistré un grand pic de rayons gamma immédiatement après un coup de foudre à quelques centaines de mètres.

C'est à ce moment que l'équipe a réalisé qu'elle voyait un nouveau, face cachée de la foudre.

Lorsqu'ils ont analysé les données, les scientifiques ont trouvé trois sursauts gamma distincts. Le premier durait moins d'une milliseconde; la seconde était une rémanence de rayons gamma qui s'est désintégrée sur plusieurs dizaines de millisecondes; et enfin il y a eu une émission prolongée d'environ une minute.

Enoto explique, "Nous pouvions dire que le premier sursaut était dû à la foudre. Grâce à nos analyses et calculs, nous avons finalement déterminé les origines des deuxième et troisième émissions également. »

La deuxième rémanence, par exemple, a été causée par la foudre réagissant avec l'azote dans l'atmosphère. Les rayons gamma émis par la foudre ont suffisamment d'énergie pour éliminer un neutron de l'azote atmosphérique, et c'est la réabsorption de ce neutron par des particules dans l'atmosphère qui a produit la rémanence des rayons gamma.

Le final, l'émission prolongée était due à la décomposition d'atomes d'azote maintenant pauvres en neutrons et instables. Ces positons libérés, qui est ensuite entré en collision avec des électrons lors d'événements d'annihilation libérant des rayons gamma.

"Nous avons cette idée que l'antimatière est quelque chose qui n'existe que dans la science-fiction. Qui savait qu'elle pouvait passer juste au-dessus de nos têtes un jour de tempête ?" dit Enoto.

"Et nous savons tout cela grâce à nos supporters qui nous ont rejoints par l'intermédiaire d'un 'académicien'. Nous sommes vraiment reconnaissants envers tous."

L'équipe maintient toujours plus de dix détecteurs sur la côte du Japon, et recueillent continuellement des données. Ils attendent avec impatience les nouvelles découvertes qui les attendent, et Enoto espère continuer à voir la participation des citoyens ordinaires à la recherche, repousser les limites de la découverte scientifique.