Simulación de descargas atmosféricas usando Geant4

Abstract

Utilizando GEANT4 se simula el inicio de una descarga atmosférica. Son obtenidas avalanchas autosostenidas de electrones, a partir de electrones semilla que son acelerados por un campo eléctrico exterior, interactuando con los átomos que componen la atmósfera a través de ionizaciones y colisiones elásticas. Se asume que los electrones semilla, con energías iniciales de ∼ 1 keV, son generados por rayos cósmicos. Son tomados campos eléctricos exteriores del orden de los centenares de kV/cm. Las avalanchas de electrones, emisiones γ y emisiones X son caracterizadas. Se exploran las condiciones mínimas necesarias para la transición avalanchastreamer en la formación de un canal de plasma, evaluando principalmente la distribución de electrones, densidad de carga y el campo eléctrico generados a lo largo de la evolución de la avalancha. La presencia de electrones de altas energías en la avalancha (∼ MeV) dan lugar a algunos procesos: Bremsstrahlung que genera emisiones de radiación γ, ionización de capas interiores atómicas que genera emisiones de radiación X, y fotoionización de átomos producto de la interacción de los fotones emitidos en los dos procesos anteriores con la atmósfera.