A viharok során rengeteg energia van mozgásban, az ilyen időjárási események igazi erejéről azonban csak mostanában kezdünk képet alkotni. Pár évvel ezelőtt kiderült, hogy a villámlások képesek antianyagot létrehozni, egy japán kutatócsoport pedig nemrég arra derített fényt, hogy a gigantikus elektromos kisülések instabil oxigén- és nitrogénizotópokat hoznak létre, radioaktív bomlások sorát indítva be a levegőben.
Mindkét jelenség hátterében az áll, hogy a viharokat kísérő elektromos mezők képesek rendkívüli módon felgyorsítani az elektronokat. Ezek az elektronok aztán a levegő részecskéivel ütközve nagyenergiájú fotonokat, úgynevezett gamma-felvillanásokat produkálnak.
A gamma-sugarak elsődlegesen az elektronokkal kerülnek interakcióba, ezért is soroljuk ezeket az ionizáló sugárzások közé. De ez a kölcsönhatás nem kizárólagos: a gamma-sugárzás az atommagokra is hatással lehet, és ha elegendően nagy energiájú, képes lehet leszakítani egy-egy neutront arról, újfajta izotópot hozva létre.
A szakértők egy ideje már tudják, hogy a villámlások során gyakran az átlagosnál több neutront lehet detektálni, vagyis sejthető volt, hogy a viharokban szubatomi részecskék szakadnak le az atommagokról. A japán szakértők azonban az elsők, akik meggyőzően megmutatták, mi történik az átalakult atommagokkal.
A jelenség vizsgálata érdekében detektorok sorával szereltek fel egy tengerparti atomerőművet, hogy megfigyelhessék az érkező viharok következményeit. Ahogy az várható volt, az érzékelők rövid gamma-felvillanásokat észleltek, ahogy a felgyorsult elektronok leadták energiájukat. Nagyjából 10 másodperccel egy-egy felvillanás után ugyanakkor újra emelkedni kezdett a gamma-sugárzás szintje.
A megemelt szint nagyjából egy percig állt fenn, és szemben a felvillanások széles energiatartományával, ez a sugárzás konzisztensen 500 keV körülinek mutatkozott. Ami majdnem pontosan megfelel az elektron-pozitron ütközések során kibocsátott gamma-sugarak energiájának.
A szakértők szerint ez biztos jele annak, hogy neutronok szakadtak le a levegő atomjairól, 13-as tömegszámú nitrogént és 15-ös tömegszámú oxigént hagyva hátra. Mindkét izotóp rendkívül instabil, és pár másodperc alatt tovább bomlik, egy neutrínót és egy pozitront bocsátva ki magából. Ezek a pozitronok aztán elektronokkal találkozva megsemmisítik egymást, 500 keV körüli energiájú gamma-sugarakat bocsátva ki.
A kutatók mérései alapján a villámlások során olyan felhők képződnek a légkörben, amelyekben nyüzsögnek a radioaktív nitrogén- és oxigénizotópok. Egy-egy ilyen felhő a detektorok adatai alapján több mint 10 percig is aktívan eregetheti a pozitronokat, miközben a széllel sodródik.
Mindez azonban egyáltalán nem jelenti azt, hogy a viharok sugárvédelmi szempontból veszélyesek lennének. A Földön eddig lezajlott viharok ugyanakkor együttesen kicsi, de mérhető mértékben befolyásolhatták a bolygó izotópösszetételét. A nitrogén-13 ugyanis stabil szén-13-ra bomlik, vagyis a Földön található szén egy része nem bolygó formálódásakor került a helyére, hanem azóta keletkezett.
