La avería fuera de control es una avería eléctrica que , en teoría, da lugar a un rayo . Este fenómeno fue considerado por primera vez en 1992 por el físico ruso Alexander Gurevich .
En el aire, los electrones tienen un camino libre medio de aproximadamente 1 µm. Los electrones rápidos (0,3÷1,0 MeV), moviéndose a una velocidad cercana a la de la luz , tienen un camino libre medio 100 veces más largo. Teniendo en cuenta la duración del camino de estos electrones, el campo eléctrico puede acelerarlos a energías mucho más altas que los electrones inicialmente en reposo. Si estos electrones rápidos chocan con las moléculas de aire , se liberarán algunos electrones relativistas más, creando una avalancha de multiplicación de electrones "fuera de control". La avalancha de electrones resultante conduce a una ruptura eléctrica del aire a presión atmosférica. Además, dicha ruptura se produce con una intensidad de campo eléctrico mucho menor que la requerida para una ruptura convencional. Así, a una presión de 1 atm, el campo umbral para la ruptura normal es de 23 kV/cm y para la ruptura fuera de control es de 2,16 kV/cm.
Dado que los electrones de alta energía tienen un camino libre mucho más largo, incluso los campos débiles pueden causar una ruptura de avalancha y comenzar una ruptura en los electrones desbocados, pero solo si hay una fuente de semillas de electrones rápidos con una energía que exceda la energía desbocada crítica E c ≥ 0,1÷1 MeV. Los rayos cósmicos pueden servir como tal fuente . En la atmósfera superior, ionizan las moléculas de aire, liberando electrones relativistas . La densidad de flujo de los electrones secundarios de los rayos cósmicos con energía E ≥ 1 MeV es de unas 1000 partículas/(m² s). Estos electrones, al caer en la región de una tormenta eléctrica , provocan este tipo de ruptura.
El desglose en sí aún no es un relámpago . La región de ruptura es un plasma conductor de muchas decenas de metros, que puede ser el comienzo de un rayo.
El surgimiento de la teoría de la descomposición de los electrones fuera de control fue facilitado por los experimentos que se llevaron a cabo en aviones y globos . Notaron dos fenómenos inusuales:
La ruptura de los electrones libres no se observó en condiciones de laboratorio, ya que para el correspondiente avance de los electrones, se necesita una distancia que supera significativamente la longitud característica del crecimiento exponencial de una avalancha de electrones fuera de control, que a presión atmosférica es de unos 50 metros. , es decir, es necesario crear un voltaje de más de 10 megavoltios.
En 2002, el Laboratorio de Investigación Óptica del ISE SB RAS inició experimentos para estudiar una descarga de gas de nanosegundos de alto voltaje iniciada por electrones fuera de control en medios gaseosos densos. Durante los experimentos, se lleva a cabo un monitoreo continuo de lluvias de aire extensas , se registran radiaciones de radio y gamma en un amplio rango de frecuencia. Durante una tormenta eléctrica, todos los detectores funcionan continuamente en modo automático para no perderse ningún evento.