Chao Li heeft in zijn promotieonderzoek een nieuwe stap gezet in het modelleren van bliksems. Uit recent onderzoek blijkt dat uit bliksemschichten röntgenstraling vrijkomt. De oorzaak ervan is onbekend en nauwkeurig onderzoek met computermodellen was tot op heden onmogelijk. Chao Li heeft het modelleren mogelijk gemaakt in zijn promotieonderzoek dat hij deed bij het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam. Op 4 februari verdedigt hij zijn proefschrift aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).
Geheimzinnige straling
Een bliksemflits baant zich een weg door de lucht doordat bij de kop elektronen tot zeer hoge energie versneld worden. Het is zelfs zo erg, dat sommige elektronen 'op hol kunnen slaan'. Mogelijk is dat de oorzaak van röntgenstraling bij bliksem. Deze straling werd pas in 2005 ontdekt. Het ligt misschien ten grondslag aan aardse gamma-stralingsflitsen, een mysterieus verschijnsel dat in 1994 voor het eerst werd waargenomen vanuit satellieten. Wetenschappers zijn het er nog niet over eens waar en hoe deze straling ontstaat. Kan de mens ze benutten? Het model van Li brengt onderzoekers een stap dichter bij de antwoorden.
Probleem bij de kop
Li's nieuwe model is een combinatie van traditionele modellen. Hij maakt onderscheid tussen de kop van de bliksem en de staart. Het meest interessant is de kop, waarmee de bliksem zijn pad boort. Daar is de energie van de elektronen hoog en daar komt waarschijnlijk de straling vrij. Li bekijkt daarom in de bliksemkop de energie van elk elektron afzonderlijk. Vanwege het grote aantal elektronen en de beperkte rekenkracht, bekijkt hij de elektronen in de rest van de bliksem alleen in gemiddeldes. Daar past hij stromingsleertheorie op toe. Dit is onnauwkeuriger, maar dat is geen probleem voor de minder interessante staart van de bliksem.
Het koppelen van de modellen door Li, die begeleid wordt door 'bliksemprofessor' Ute Ebert (CWI en TU/e), ging niet zomaar. Hij onderzocht onder andere waar de grens tussen kop en staart lag en hoe hij de modellen op dat punt kon samensmelten. Li gaat komend jaar bij het CWI onder meer zijn model inzetten voor stralingsvoorspellingen. Die toetst hij vervolgens aan experimenteel onderzoek dat bij de TU/e gedaan wordt.
- Het proefschrift van Li Chao is getiteld "Joining particle and fluid aspects in streamer simulations". Het onderzoek werd gefinancierd door het Bsik BRICKS programma.
- Op de foto: om de locatie van de schicht vast te leggen, wordt de bliksem opgewekt door een raket een onweerswolk in te schieten. Hierbij werd in 2005 röntgenstraling waargenomen. Foto: J.R. Dwyer, Florida Institute of Technology.
