Resumen de Emisiones de rayos X en impulsos de alta tensión. Caracterización del mecanismo de producción de electrones de escape
Esta Tesis Doctoral se centra en las emisiones de rayos X que se originan durante descargas eléctricas iniciadas por medio de un Generador de Marx. Las primeras detecciones de rayos X en laboratorio se realizaron el año 2005, con el objetivo de saber si durante el proceso de ionización del aire los electrones se pueden acelerar a altas velocidades. Este hecho puede tener una gran importancia, puesto que hasta el momento todos los modelos de simulación del mecanismo de desarrollo de una descarga atmosférica no contemplan que se produzcan electrones de escape (Runaway) de alta velocidad. Este experimento, también enlaza con un fenómeno aún desconocido, los Terrestrial Gamma-ray Flashes (TGF)¿, que son emisiones de partículas de alta energía detectadas desde satélites en órbita alrededor de la tierra. Estas emisiones fueron observadas en 1990 y se descubrió posteriormente que iban ligadas a episodios de tormentas eléctricas terrestres.
No sólo las emisiones de partículas de alta energía son presentes en detecciones desde el espacio, sino que también en rayos nube-tierra durante la fase de ionización hacia el suelo, el proceso stepped-leader, se producen emisiones de partículas de alta energía. A fin de describir el origen de estos TGF y emisiones en rayos naturales se han desarrollado modelos matemáticos y observaciones tanto terrestres como espaciales (satélites RHESSI y BATSE). También se han realizado más experimentos en laboratorio aunque estos no han sido muy numerosos. Para entender la escasez de los ensayos en laboratorio, cabe apuntar que el número de impulsos de tensión realizados para esta Tesis Doctoral es mayor que el número de impulsos realizado en todos los trabajos anteriores con el mismo fin.
Es por este hecho que los experimentos que se encuentran en este documento aportan un valioso conocimiento al mecanismo de producción de estos electrones de escape. Los electrones de escape son detectados mediante un centelleador de NaI(Tl) como rayos X originados por Bremsstrahlung al ser desacelerados por alguna colisión.
En este Documento el lector puede encontrar una serie de experimentos que han sido diseñados cada uno con el fin de descubrir cómo actúan los electrones de escape y cuáles son sus características. Las conclusiones finales describen las aportaciones al mecanismo de aceleración de los electrones en las descargas eléctricas en laboratorio, su ampliación a los TGF y frentes de ionización durante el proceso de stepped-leader de avance de las descargas atmosféricas. Esta Tesis Doctoral ha sido realizada dentro del proyecto ASIM de la Agencia Espacial Europea (ESA). De entre la áreas de investigación del proyecto ASIM se encuentra la investigación de TLE (Transient Luminous Events), que comprenden las descargas eléctricas que ocurren encima de las tormentas (sprites, blue jets, elves) y radiación X y Gamma generada en tormentas eléctricas terrestres.
El grupo de investigación UPC Lightning Research Group participa en la parte de observaciones terrestres de estos eventos. Las observaciones terrestres se realizan tanto en rayos naturales como en ensayos en laboratorio de alta tensión.
