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[研究成果] 金沢市の高校で捉えた放射線バーストで雷発生の瞬間に迫る

2019.06.26

名古屋大学KMIの中澤知洋准教授の参加する、東京大学、京都大学などからなる共同研究グループは、冬の雷活動によって発生した2種類の放射線のバーストを、石川県金沢市の複数の高校で同時観測することに成功し、これが雷放電の前兆現象となった可能性を示しました。

 

研究グループは日本海沿岸部で冬季に発生する雷に注目して、放射線や電波帯での雷観測を行っており、2017年には雷放電によって強力な放射線が生まれ、これにより大気中で原子核反応が起きる現象を解明しています。本研究では2018年1月10日に、石川県金沢市の上空を通過中の雷雲から1分間ほど発せられる微弱な放射線の増光「ロングバースト」を観測しました。さらにそのロングバーストを観測している途中に雷放電が発生してロングバーストが消失し、続いて原子核反応に由来する1秒未満の明るい放射線の増光「ショートバースト」を観測しました。継続時間の異なる2種類の放射線バースト、「ロングバースト」と「ショートバースト」の関係はこれまで未解明でしたが、今回の観測ではロングバーストが消失したと同時に、雷放電とショートバーストが発生しており、ロングバーストがショートバーストや雷放電そのものの発生を促進した可能性を指摘しました。本研究は金沢大学附属高校・金沢泉丘高校を始め石川県内の高校、大学、企業、自治体、富山県の自治体の協力で行われ、また日本初の学術系クラウドファンディングサイトacademistで一般市民から募った研究資金にもサポートされたことから、高校生や一般市民を巻き込んだ研究プロジェクトとなっています。中澤准教授はこの観測装置の開発とデータ解析に貢献しています。

これまで雷活動からの放射線観測に8年近く携わってきましたが、今回はロングバーストが格段に明るく、それがさらに急激に明るくなった後に、雷放電とショートバーストにつながっており、両者の関係を強く示唆する世界初の発見でした。日本海岸の冬季雷の特殊性もあって、雷活動からの放射線観測で日本は世界のトップランナーになっています。高エネルギー物理学的にも、気象学的にも、どちらにも大変興味深いこの現象を理解すべき、名古屋大学理学部およびKMIはこの観測の一翼を担って、金沢や新潟の観測体制を拡大しています。観測の充実により、今後ますます研究が進展し、謎の多いこの現象を、一般化された知識、すなわち物理として理解できる日が近づいていると思います。(中澤准教授)

 

論文は2019626日 午前2 (日本時間)、英国Springer Nature社のオープンアクセス誌「 Communications Physics 」にオンライン掲載されます。

 

一連の現象の模式図。 雷放電が発生する前に雷雲からロングバーストが発せられ (左)、 雷放電によってロングバーストが途絶、同時にショートバーストが発生した (右)。

 

プレスリリース本文(東京大学)へのリンク

 

論文情報

雑誌名:Communications Physics2019625日 オンライン掲載)
論文タイトル:Gamma-ray Glow preceding Downward Terrestrial Gamma-ray Flash
著者:Yuuki Wada*, Teruaki Enoto, Yoshitaka Nakamura, Yoshihiro Furuta, Takayuki Yuasa, Kazuhiro Nakazawa, Takeshi Morimoto, Mitsuteru Sato, Takahiro Matsumoto, Daisuke Yonetoku, Tatsuya Sawano, Hideo Sakai, Masashi Kamogawa, Tomoo Ushio, Kazuo Makishima, Harufumi Tsuchiya
DOI番号:10.1038/s42005-019-0168-y
アブストラクトURLhttps://www.nature.com/articles/s42005-019-0168-y