Bliksem wekt röntgen- en gammastraling op. Vroeger dacht men dat dit verschijnsel maar heel kort duurde, zo’n tienduizendste deel van een seconde. De ioniserende straling blijkt echter 10 000 keer langer langer te schijnen dan tot nu toe was aangenomen.

Dat is gebleken uit computersimulaties van onderzoekers van het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam. Hun artikel ‘TGF afterglows: a new radiation mechanism from thunderstorms ' werd 22 oktober 2017 gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Geophysical Review Letters.

Aardse gammaflitsen

Sinds ongeveer twee decennia is het bestaan van ‘aardse gammaflitsen' bekend. Als bliksem ontstaat, dan kunnen elektronen tot zeer hoge energieën worden versneld, die na botsingen met luchtmoleculen een explosie van gammastraling veroorzaken: zogenaamde ‘aardse gammaflitsen'. Daarbij kunnen tot een triljoen gammadeeltjes worden weggeschoten, die zijn gemeten op de grond, in vliegtuigen en door satellieten. Dat is echter een hele kunst, omdat deze explosies zeer gefocust zijn en maar zo kort duren, rond de 0,0001 seconden. Er is nog veel onbekend over hoe deze aardse gammaflitsen ontstaan en wat hun rol is bij de ontwikkeling van de bliksem. De nu ontdekte nagloed helpt bij het bestuderen van dit verschijnsel.

Nagloed in alle richtingen

Onderzoeker Casper Rutjes legt uit wat er bij het nieuw ontdekte stralingsmechanisme gebeurt. "De straling van een aardse gammaflits is zo sterk, dat er kernreacties kunnen plaatsvinden. Als de gammastraling de atoomkernen van de luchtmoleculen raakt, kunnen de protonen en neutronen, waaruit atoomkernen bestaan, losraken. Daarbij kunnen de losse neutronen langer en verder rondzwerven dan protonen, omdat ze geen elektrische lading hebben. Na zo'n omzwerving wordt het neutron weer ingevangen door een andere atoomkern, waarbij opnieuw gammastraling kan ontstaan. De hoge energie van de straling van de gammaflits, die wordt gebruikt bij het losmaken van neutronen, is bij wijze van spreken tijdelijk opgeslagen in de vrijgemaakte neutronen".

De onderzoekers berekenden dat op deze manier er een nagloed aan nieuwe gammastraling ontstaat die 1000 tot 10000 keer langer aanhoudt dan de gammaflits zelf en niet gericht is maar alle kanten op straalt, wat het meten vergemakkelijkt.

Nagloed gemeten

De onderzoekers vonden in de wetenschappelijke literatuur bijna geen metingen die met de voorspellingen overeenkwamen, omdat vrijwel niemand op de juiste tijdschaal aan het meten was. Rutjes: "Onlangs zijn onze simulaties ook bevestigd door experimenten. Bijna gelijktijdig hebben G.S. Bowers en collega's van de University of California Santa Cruz een duidelijke nagloed van gammaflitsen gemeten in Japan, na een blikseminslag op een windturbine. Dat artikel, ‘Gamma-ray signatures of neutrons from a terrestrial gamma-ray flash', verscheen nu ook in het wetenschappelijke tijdschrift Geophysical Review Letters.

Minder straling dan tijdens 1 uur vliegen

Over het stralingsrisico: "De kans om direct geraakt te worden door een aardse gammaflits is zeer klein. Als iemand in een vliegtuig toch rechtstreeks wordt geraakt, dan krijgt deze persoon een stralingsdosis die ongeveer gelijk is aan 400 keer een röntgenfoto (30 millisievert). De nagloed die wij nu ontdekten straalt alle kanten op, waardoor de kans wel groot is dat een vliegtuig boven een onweerswolk wordt geraakt, maar gelukkig is die straling veel minder fel. De stralingsdosis van de nagloed na bliksem is kleiner dan de achtergrondstraling tijdens een uur vliegen."