عواصف رعدية على زحل تكشف جسيمات غير مرئية سريع
تخزّن السحابة الرعدية الكهرباء كما تخزّن البطارية قبل أن تنطلق شرارة. يمكن أن تفرّغ شحنتها بطريقتين: إما ببرق، أو بتوليد جسيمات ذات شحنة صغيرة جدًا — تُعرف باسم الجسيمات الميلي-مشحونة (millicharged particles). هذه الجسيمات شبه غير مرئية للأجهزة، لكن يمكن التقاط أثرها من خلال تواتر وميض البروق.
قارن مؤلفو الدراسة العواصف الرعدية على كواكب مختلفة في النظام الشمسي. وتبيّن أن العواصف الرعدية في الغلاف الجوي لزحل هي التي توفّر أفضل القيود على الجسيمات الميلي-مشحونة. إذا كانت السحب هناك طبقية، فإن شحنة هذه الجسيمات يجب أن تكون أكبر من واحد على عشرة سكستيليون ($10^{-24}$) من شحنة الإلكترون. هذه هي أقوى القيود حتى اليوم على الجسيمات البوزونية.
الفكرة بسيطة: إذا وُلدت جسيمات ميلي-مشحونة في العاصفة الرعدية، فإنها تحمل معها طاقة، فيقلّ عدد البروق. وبمقارنة عدد البروق التي نراها مع العدد المتوقع، يمكننا حساب أي الجسيمات قد تكون سرقت الطاقة. وهكذا تتحوّل عاصفة رعدية عادية إلى مختبر للبحث عن فيزياء جديدة.
شحنة مقدارها $10^{-24}$ من شحنة الإلكترون صغيرة جدًا لدرجة أنه على مسافة متر واحد، فإن مثل هذا الجسيم سينجذب إلى إلكترون عادي بقوة أضعف بمليار مرة من قوة التجاذب بين إلكترونين.
في مسلسل «المادة المظلمة»، الجسيمات ذات الشحنة الكسرية هي مفتاح فهم القطاع الخفي للكون.