• Las tormentas eléctricas pueden generar isótopos radiactivos.

• El estudio publicado en Nature demuestra una hipótesis propuesta hace algo más de un siglo.

La central nuclear más grande del mundo fue testigo hace solo unos meses de un descubrimiento perseguido por la comunidad científica durante décadas. Pasadas las cinco de la tarde del 6 de febrero de 2017, dos rayos descargaban a una distancia aproximada de un kilómetro de los cuatro detectores situados en la planta japonesa de Kashiwazaki Kariwa, situada en la prefectura de Niigata.

Es la primera demostración concluyente que prueba que las tormentas eléctricas generan reacciones nucleares

Los instrumentos captaron de forma simultánea la intensa pero breve radiación fruto de la tormenta, que apenas duró 200 milisegundos. Un corto período de tiempo, que sin embargo fue suficiente para demostrar experimentalmente una hipótesis planteada hace algo más de un siglo.

Las señales recibidas correspondían a neutrones y positrones, confirmando por primera vez que las tormentas eléctricas eran capaces de desencadenar reacciones nucleares. En la actualidad se sabe que los rayos y las nubes tormentosas funcionan como una suerte de aceleradores de partículas. El campo eléctrico generado por los rayos es capaz de acelerar electrones de la atmósfera a muy altas energías. Al desacelerarse, estos electrones emiten esta energía en forma de rayos gamma, cuya existencia ha sido confirmada por detectores aerotransportados y observatorios localizados en la superficie terrestre.

Según los datos del equipo de Teruaki Enoto, estos rayos gamma son absorbidos por átomos de la atmósfera, desestabilizándolos y desencadenando reacciones nucleares.

Estas generaron neutrones e isótopos radiactivos inestables, de acuerdo con su investigación, que a su vez causaron la producción de positrones, las partículas  elementales con la misma masa y espín que los electrones, aunque su carga sea justo la opuesta, por lo que también son definidos como antielectrones al formar parte de la antimateria. Las observaciones experimentales del grupo de Enoto muestran que las tormentas eléctricas serían la segunda fuente natural de isótopos radiactivos en la Tierra, tras la interacción de rayos cósmicos en la atmósfera, relacionada con la producción de isótopos como el carbono-13, el carbono-14 o el nitrógeno-15.

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Las tormentas, fábricas de isótopos radiactivos

Los resultados publicados hoy respaldan una vieja teoría de la física atmosférica postulada hace algo más de un siglo. Dos años antes de ganar el premio Nobel, el físico escocés Charles Wilson propuso una arriesgada hipótesis: los fuertes campos eléctricos en las nubes tormentosas podían acelerar los electrones atrapados en la atmósfera y desencadenar reacciones nucleares, según publicó en 1925 en una revista de la Universidad de Cambridge.

Las tormentas son la segunda fuente natural de isótopos radiactivos en la naturaleza, según los científicos.

El equipo de la Universidad de Kioto (Japón) ha descubierto que, tal y como se había postulado hace décadas, las tormentas eléctricas pueden desencadenar reacciones nucleares, según explican en un artículo en la revista Nature.  Su trabajo ha permitido contar con la primera evidencia concluyente de que estos fenómenos naturales generan isótopos radiactivos, después de que diversos estudios sugirieron en el pasado que las tormentas podrían generar neutrones tanto en observaciones empíricas como en experimentos en el laboratorio.

En opinión de Leonid Babich, del Centro Nuclear Federal Ruso, el artículo «representa una evidencia inequívoca de que las reacciones fotonucleares pueden ser desencadenadas por tormentas eléctricas». El experto, que no ha participado en la investigación, destaca la importancia del hallazgo al desvelar una fuente natural de isótopos en la atmósfera, que desconocíamos hasta ahora y que se suma a la lluvia de rayos cósmicos que irradia nuestro planeta. A su juicio, los estudios que se realicen en el futuro deben determinar si las tormentas eléctricas pueden generar otros isótopos, derivados de elementos como el hidrógeno, el helio o el berilio.

La investigación demuestra una hipótesis propuesta hace algo más de un siglo por el Nobel Charles Wilson.

«Las reacciones nucleares inducidas por tormentas eléctricas podrían ocurrir en las atmósferas de otros planetas, como Júpiter y Venus, y podrían por tanto contribuir a la composición isotópica de dichas atmósferas. Sin embargo, comprender la magnitud de este aporte requerirá de observaciones detalladas de los rayos gamma y de los neutrones procedentes de las tormentas eléctricas en estos mundos», señala Babich. Otra de las implicaciones de la investigación, según el físico ruso, es que los neutrones se generan fuera del plasma creado por el rayo, lo que sugiere que estas partículas subatómicas no podrían ofrecer datos sobre el plasma, al contrario de lo que se pensaba hasta la fecha.