Радиационные пояса Земли ускоряют электроны до релятивистских скоростей — ученые

Резонанс с волнами в радиационных поясах Земли может сообщать электронам энергию более чем 7 МэВ, говорится 29 января в публикации в издании Science Advances.

Релятивистскими называют тела, двигающиеся со скоростью, сравнимой со скоростью света. Для электронов измеряют не скорость как таковую, а энергию, которой обладает электрон. Релятивистская энергия начинается от 1 МэВ. Энергия электрона в 7 МэВ считается ультрарелятивистской.

Радиационные пояса состоят из заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли. Эти пояса находятся на расстоянии от 4 до 17 тысяч километров от Земли.

Электроны с энергией выше 7 МэВ наблюдаются крайне редко. Например, за 2014 год не было обнаружено ни одного такого электрона.

До недавнего времени считалось, что релятивистские электроны попадают на Землю из межзвездного пространства. Коллектив ученых, в который входят Хейли Джей Эллисон, Юрий Шприц, Ирина Сергеевна Желавская, Дедонг Ван и Артем Григорьевич Смирнов, показал, что релятивистскими могут стать электроны, уже находящиеся возле Земли.

Ученые нашли, что высокоэнергетические электроны обнаруживаются когда в плазме, составляющей радиационные пояса, образуются разряженные участки. Неравномерности радиационного пояса создают волны, образующие «хор». Электроны очень редко, но вступают в резонанс с волнами и могут разогнаться до очень высоких скоростей.

Этот эффект может проявляться не только возле Земли. Возле планет-гигантов вроде Юпитера или Сатурна он будет заметнее. Существование высокоэнергетических частиц необходимо учитывать при создании исследовательских аппаратов.