En realidad, existe evidencia experimental de que los rayos provocan una pequeña cantidad de reacciones de fusión nuclear , o al menos algún tipo de reacción nuclear. La evidencia es que se han detectado explosiones de neutrones simultáneamente con rayos. Del artículo “ Generación de neutrones en rayos “ en Nature:
Se ha demostrado que las descargas eléctricas intensas a través de fibras de polímero1 producen neutrones de 2,45 MeV, probablemente por fusión de deuterón-deuterón. Al observar amplias similitudes entre descargas en fibras de polímeros y rayos naturales, Libby y Leukens2 han sugerido que también se generan neutrones en los relámpagos, como resultado de la fusión del deuterio contenido en el vapor de agua atmosférico; Al reescalar los parámetros plasmáticos de las fibras de polímero a los involucrados en los rayos naturales, han pronosticado un rendimiento de ~ 1015 neutrones por rayo. Sin embargo, un experimento realizado por Fleischer3, utilizando detectores de seguimiento de fisión ubicados cerca de pararrayos, no ha podido determinar la producción de neutrones en descargas de rayos. Basado en el número de pistas de rayos cósmicos de fondo acumulados en estos detectores durante siete meses de observaciones, Fleischer estimó un límite superior de 2.5 × 1010 neutrones por golpe de rayo. En nuestro experimento, hemos intentado mantener el fondo de neutrones de rayos cósmicos en un nivel insignificante mediante la búsqueda de neutrones de los rayos individuales, durante un intervalo de tiempo comparable con la duración del rayo. Aquí presentamos la primera evidencia experimental de que los neutrones se generan en descargas de rayos, con 107-1010 neutrones por golpe. Queda por determinar si estos neutrones son de origen termonuclear o si son generados por procesos no térmicos.
Y de “¿ Observación de una posible explosión de neutrones asociada con una descarga de rayos? “ :
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RESUMEN: Durante las mediciones de rutina de la tasa de recuento de fondo de neutrones de baja energía con un tubo detector estándar He-3 en la ciudad de Sao José dos Campos, Brasil, observamos un aumento repentino y agudo en la tasa de recuento de neutrones. Este fuerte aumento fue prácticamente simultáneo con una descarga de rayos que se produjo en las proximidades del detector de tubos. Dado que las fuentes de señales espurias, como el mal funcionamiento del equipo y los transitorios eléctricos, se han eliminado como causas del evento observado, se nos lleva a la conclusión de que posiblemente registramos una explosión de neutrones asociados con la descarga del rayo.
Por lo tanto, existe la posibilidad de que los neutrones provengan de algún proceso nuclear no térmico en lugar de la fusión nuclear (termonuclear), pero la fusión es la fuente más probable de los neutrones. Sin embargo, el número de reacciones de fusión será muy pequeño: unos pocos cientos o unos pocos miles.
La fusión de dos átomos de deuterio es el tipo más probable de fusión que ocurriría en los rayos. Hay aproximadamente 1 g de deuterio en 30 litros de agua y si uno de los átomos de deuterio se ioniza y acelera por la diferencia de potencial en la descarga del rayo, podría golpear un átomo de deuterio estacionario que no está ionizado y es parte de otra molécula de agua. . La probabilidad de que cualquier ion de deuterio en realidad se fusione será pequeña, pero hay muchos átomos de deuterio en la columna de vapor de agua que una descarga de rayos ionizará y acelerará. La eficiencia será muy baja por todas las razones dadas en la respuesta de Jerzy Michał Pawlak, pero puede ocurrir y aparentemente ocurre.
A partir del contenido de agua líquida en las nubes, las nubes de cumulonimbos que con frecuencia son responsables de las tormentas eléctricas tienen una densidad de agua de hasta 3 g por metro cúbico. Sospecho que la densidad del agua en la columna del rayo cuando cae la lluvia es sustancialmente mayor, pero usemos este número para una estimación aproximada. Si un rayo tiene un diámetro de 10 cm y una longitud de 5 km, entonces hay aproximadamente 150 g de agua en esa columna de descarga del rayo, por lo que habría alrededor de 5 miligramos de deuterio en esa columna (ver cálculo). Ahora 5 miligramos de deuterio son [matemáticas] 1.5 \ veces 10 ^ {21} [/ matemáticas] átomos de deuterio (ver átomos en deutreio de 5 mg). Entonces, incluso si la posibilidad de que un átomo dado cause una reacción de fusión es pequeña, el número total de posibles reacciones es enorme. Es por eso que un nivel muy pequeño de fusión que ocurre en un rayo es completamente posible y probablemente suceda.
Curiosamente, en realidad puedes construir un reactor de fusión de sobremesa que pueda usarse como fuente de neutrones. Vea el artículo de Wikipedia que describe un Fusor. Esta técnica no tiene la posibilidad de hacer un reactor de fusión nuclear mejor que el equilibrio para la generación de energía, pero es fácil de construir. De hecho, como juez de la feria de ciencias, he juzgado un proyecto de ciencias en el que un estudiante de secundaria construyó un Fusor como fuente de neutrones. Aquí hay una foto del Fusor de un estudiante de secundaria:
PD: Para más información sobre la densidad de energía de fusión, vea la parte PS de esta respuesta.
