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.
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.
