“We hebben nu alle puzzelstukjes in handen om het ontstaan van bliksem te begrijpen”, zegt ‘bliksemprofessor’ Ute Ebert, hoofd van de onderzoeksgroep Multiscale Dynamics van het CWI. Ebert is als hoogleraar Elementary Processes in Gas Discharges tevens verbonden aan de TU/e-faculteit Technische Natuurkunde. Het ontstaan van bliksem is volgens haar erg complex “omdat er zich veel processen afspelen op heel verschillende schalen in ruimte, tijd en energie”.

Promovendi Anna Dubinova en Casper Rutjes uit haar groep bij het CWI in Amsterdam hebben voor het eerst tot in detail uitgewerkt hoe dit proces in elkaar steekt. Bliksem ontstaat door een samenspel van hagel en energierijke deeltjes uit de ruimte, afkomstig van exploderende sterren. Een kosmisch deeltje produceert een lawine van elektronen. Als deze bij de punt van een grote hagelsteen komen, waar het elektrisch veld het sterkst is, start de bliksem. Onderzoekers van het CWI hebben dit mechanisme nu in kaart gebracht.

Belangrijkste uitdagingen in het onderzoek, zo vertelt promovendus Casper Rutjes, waren dat het elektrisch veld in een onweerswolk te laag is en dat er onvoldoende vrije elektronen beschikbaar zijn voor het starten van een ontlading. Collega Anna Dubinova: “In ons model zijn er hagelstenen die groot en scherp genoeg zijn om rond hun punt hoge elektrische velden te vormen, maar ze moeten ook weer niet te scherp zijn”.

Rutjes: “Daarnaast zorgt een deeltjeslawine in de atmosfeer, veroorzaakt door één energierijk kosmisch deeltje, ervoor dat er genoeg vrije elektronen beschikbaar zijn voor het ontstaan van bliksem. Dat zijn echt deeltjes die vér uit het heelal komen, zoals protonen uit supernova’s. Als de deeltjeslawine in het hoge elektrische veld van de hagelpunt komt, begint het eerste stadium van bliksem -een streamer genoemd- te groeien en start de bliksem.” Volgens Dubinova is aangetoond dat grote hagelstenen -of een samenklontering van hagelsteentjes- en energierijke kosmische deeltjes voldoende vaak tegelijk voorkomen om het ontstaan van bliksem te verklaren.

Het onderzoek komt voort uit de projecten Creeping Sparks en Cosmic Lightning, respectievelijk gefinancierd door Technologiestichting STW en de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM). Bij het onderzoek zijn ook wetenschappers van de Rijksuniversiteit Groningen en de Vrije Universiteit Brussel betrokken.

Lees hier meer over het onderzoek.