Pour la toute première fois, des scientifiques ont assisté à des réactions nucléaires déclenchées par la foudre dans l’atmosphère, confirmant une hypothèse remontant à près d’un siècle.
Cela fait longtemps que les scientifiques prédisent que les électrons à haute énergie de la foudre peuvent produire des rayons gamma qui induisent des réactions nucléaires lors d’orages importants. Mais auparavant, le phénomène n’avait encore jamais été observé de manière concluante. « La réaction photonucléaire dans l’atmosphère devrait théoriquement être déclenchée par un tel rayonnement à haute énergie », a expliqué l’un des chercheurs, l’astrophysicien Teruaki Enoto de l’Université de Kyoto au Japon. « Plusieurs groupes ont accumulé des signatures de ces phénomènes, tels que des signaux de neutrons ou de positons, qui sont les produits de cette réaction », a-t-il ajouté.
En effet, depuis les années 1980, les scientifiques ont détecté ces types de signaux à l’aide d’observatoires terrestres, aériens et satellitaires, mais il était auparavant difficile de confirmer expérimentalement que les réactions nucléaires produisaient les neutrons, positons ou autres particules observées. Ici, Enoto et ses collègues chercheurs ont utilisé des détecteurs de rayonnement installés à la centrale nucléaire de Kashiwazaki-Kariwa à Niigata, le long de la côte de la mer du Japon.
Lors d’un orage en février dernier, l’équipe a détecté un « rayonnement intense » causé par la foudre au large de la côte, y compris un bref éclair de rayons gamma. Cela a été suivi par une ligne de rayons gamma prolongée, à une énergie de 0,511 mégaélectronvolts (MeV) : la signature énergétique que l’on pourrait s’attendre à voir après une réaction nucléaire. « Cette ligne est une indication concluante de l’annihilation électron-positon, et représente une preuve sans équivoque que les réactions photonucléaires peuvent être déclenchées par des orages », explique le physicien expérimental Leonid Babich du Centre nucléaire russe, dans un commentaire sur la recherche publiée dans Nature.
Selon Enoto, les résultats nous démontrent qu’il se passe bien plus de choses dans les orages que nous ne pouvons l’imaginer : « les gens pensent généralement que la foudre peut interagir avec des électrons dans les atomes. Les réactions photonucléaires indiquent que la foudre interagit même avec les noyaux si les rayons gamma ont suffisamment d’énergie pour éliminer les neutrons des noyaux », explique-t-il.
En plus de générer des neutrons et des positons, le processus observé est également important car c’est la deuxième fois que nous observons des isotopes radioactifs produits naturellement dans l’atmosphère. L’autre exemple étant des particules produites par les rayons cosmiques.
Mais juste car il y a à présent des preuves solides que la foudre génère des particules radioactives dans le ciel, il n’y a aucune raison de s’inquiéter. « Étant donné que les isotopes radioactifs sont de courte durée et de faible amplitude, par rapport à certains autres évènements radiatifs habituels, je pense que ce phénomène ne présente aucun risque pour la santé », explique Enoto.
Quant à savoir si cela signifie que tous les orages sont capables de déclencher de telles réactions, les chercheurs ne sont pas encore entièrement sûrs. « Cela reste une question ouverte », annonce Enoto. « Nous avons prouvé l’existence de réactions photonucléaires à partir d’au moins une décharge de foudre… Afin de répondre à votre question, nous avons besoin de plus d’études statistiques et quantitatives. Je suspecte personnellement que la réaction photonucléaire se produirait lors d’événements puissants », explique-t-il.
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