Habituellement, les rayons gamma sont associés aux
réactions nucléaires et à certains événements cosmiques. Pourtant,
des chercheurs ont observé la formation de ce genre de rayon au
Japon, lors d’un orage. Ainsi, leurs travaux révèlent que la foudre
peut également générer des rayons gamma.
Une observation inédite
Les rayons gamma sont des rayonnements
électromagnétiques à haute fréquence, émis lors de la
désexcitation d’un noyau atomique résultant d’une désintégration.
Composés de photons de haute énergie, ces mêmes rayons peuvent
aussi être le résultat d’événements parmis les plus violents de
l’Univers, par exemple les sursauts gamma ou encore, les
jets relativistes que produisent les trous noirs
supermassifs. En 2025, des rayons gamma record ont été
détectés au cœur de la Voie
lactée, où se trouve un de ces trous noirs.
Et si sur Terre, la foudre était également capable de produire
des rayons gamma ? Une équipe de chercheurs de l’Université d’Osaka
(Japon) ont partagé leur observation inédite, via une publication
dans la revue Science Advances en mai 2025. Selon les
auteurs, un orage frappant la ville de Kanazawa a permis d’observé
pour la toute première fois la formation d’un rayon gamma
généré par la foudre.
Habituellement associés au nucléaire et à l’espace, les rayons
gamma sont désormais nouvellement considérés.
L’étude japonaise confirme en effet l’hypothèse suivante : lors
d’un orage, la collision de deux courants électriques (foudre) peut
former des rayons gamma.
Comment ce rayon gamma s’est-il formé ?
Dans le cadre de leurs travaux, les scientifiques ont utilisé un
dispositif de capteurs de points, afin de capturer
au ralenti la collision de la fondre à travers plusieurs longueurs
d’onde. Or, dans la mesure où l’air n’est pas très conducteur, des
canaux ionisés apparaissent durant les orages afin de
favoriser la circulation des courants électriques.
Il s’agit là de « leaders de foudre » qui peuvent
d’ailleurs se diriger du sol vers les nuages ou du haut vers le
bas. Cette situation favorise aussi la création d’un champ
électrique intense, à l’origine d’une accélération brutale
des électrons libres présents dans l’air. Néanmoins, ces
mêmes électrons ralentissent tout aussi subitement, provoquant une
perte d’énergie et potentiellement, des rayons gamma.
Par ailleurs, un appareil capturant des détails à l’échelle de
la microseconde a permis aux scientifiques de comprendre que les
rayons gamma et la foudre n’apparaissent pas en même
temps. En réalité, les rayons se produiraient avant
l’éclair, bien que cette latence corresponde à une infime fraction
de temps. Ici, les chercheurs ont observé deux leaders de
foudre (voir schéma ci-après). Le premier chargé
négativement descendait d’un nuage vers une tour de télévision au
sol et le second, chargé positivement, partait du bas vers le
haut.
Crédits : Wada et al., Science Advances., 2025
Avant que ces deux leaders de foudre ne se percutent, un champ
électrique de haute intensité a fait son apparition, au sein duquel
les électrons circulaient à une vitesse proche de celle de
la lumière. Selon les auteurs de l’étude, le premier
photon gamma émis par le rayon a été détecté 31 microsecondes avant
la rencontre des deux leaders de foudre. De plus, le
rayon a persisté durant 20 microsecondes
après la formation de l’éclair.