雷雲が持続的に発するガンマ線の生成メカニズムの解明

阐明雷雨云持续发射伽马射线的产生机制

• 批准号: 15J11654
• 负责人: 楳本 大悟
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J11654/
• 关键词: 雷雲ガンマ線; 雷ガンマ線

近年、雷や雷雲から10 MeV近いガンマ線が放射される現象「雷雲ガンマ線」が注目されている。2006年12月に観測を開始したGROWTH(Gamma-Ray Observation of Winter THunderclouds)実験は、雷雲ガンマ線の正体を明らかにするため、これまで約10年にわたり新潟県柏崎刈羽原子力発電所内で観測を続けてきた。雷雲ガンマ線の起源は、雷雲電場により相対論的速度まで加速された電子が生じた制動放射であることが確実視されている。しかしながら、この「雷雲加速器」が正確には空間的にどのような規模の現象で、雷雲のどの内部構造がガンマ線を生じており、その発生条件を決めている物理量は何か、といった具体的な情報はほとんど得られていない。そこで、本研究ではこれらの不足情報を得ることを目標とし、新しい観測サイトや電場計の充実、新しい解析手法の応用というアプローチを採った。前年度の解析を進める中で、色々な種類のデータを同時に取り扱うことで、想像以上に多量の情報が取り出せることが判明した。そこで本年度は主に、多地点で同時観測されたガンマ線データの同時解析手法、気象レーダー画像による風速推定、雷雲の位置・降水量分布の推定手法を確立した。その結果、ガンマ線の継続時間は放射の広がりと風速によって決まっており、雷雲の移動によって放射の時間スケールで決まることを強く支持する結果が得られた。放射の広がりは東西にも南北にも典型的に約1 kmで、雷雲の典型的サイズである数kmよりも小さく、放射源の真下でスペクトルが最も硬くなる事実が判明した。また、ガンマ線の源が雷雲内のポケット正電荷と対応している可能性も示唆された。以上の結果に基づき「高度数百メートル程度に浮かぶポケット正電荷の上部から下向きに生じる、ほぼ軸対称な放射」という雷雲ガンマ線の描像を確立することができた。

In recent years, thunder clouds close to 10 MeV, the phenomenon of "thunder clouds close to 10 MeV," the phenomenon of "thunder clouds close to 10 MeV, the phenomenon of" thunder clouds close to 10 December, 2006 GROWTH(Gamma-Ray Observation of Winter THunderclouds) was started. It has been about 10 years since the beginning of the survey. The origin of thundercloud lines, the relative velocity of thundercloud electric fields, the acceleration of electron generation, the braking of emission, and the accuracy of electron emission. "Thundercloud accelerator" is the correct space, the scale of the phenomenon, the internal structure of the thundercloud, the generation of the line, the generation of the conditions, the physical quantity, the specific information, the information. This paper presents a new method for measuring the electric field and analyzing the electric field. The analysis of the previous year was carried out in the middle of the year, and the color of the information was determined at the same time. This year, the method of simultaneous analysis of the main and multi-site measurements, estimation of wind speed, location of thunderclouds and precipitation distribution was established. The result is that the time of the storm and the speed of the storm are different. The radiation source is located in the east and west, and the typical distance is about 1 km. The typical distance of the thunderstorm is several kilometers. The radiation source is located in the south and the most difficult thing is identified. The possibility of positive charge in the thundercloud is shown by the source of the line. The above results show that the upper part of the positive charge is generated downward, and the axis of the positive charge is emitted downward.

项目成果

GROWTH実験:2006-2015年における柏崎刈羽原発内における雷雲ガンマ線検出データの全解析

GROWTH实验：柏崎刈羽核电站2006年至2015年雷雨云伽马射线探测数据完整分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 小泉 径子;熊崎 博一;滝口 慎一郎;友田 明美;小坂 浩隆;D. Umemoto;楳本大悟;楳本大悟
• 通讯作者: 楳本大悟

On-ground detection of an electron-positron annihilation line from thunderclouds

雷云中电子-正电子湮没线的地面探测

• DOI: 10.1103/physreve.93.021201
• 发表时间: 2016
• 期刊: Phys. Rev. E
• 作者: D Umemoto;H. Tsuchiya;T. Enoto;S. Yamada;T. Yuasa;M. Kawaharada;T. Kitaguchi;K. Nakazawa M. Kokubun;H. Kato;M. Okano;T. Tamagawa;K. Makishima
• 通讯作者: K. Makishima

GROWTH実験:10年間の継続観測に基づく冬季雷雲由来ガンマ線の研究

GROWTH实验：基于10年连续观测的冬季雷雨云伽马射线研究

• 发表时间: 2017
• 作者: 小泉 径子;熊崎 博一;滝口 慎一郎;友田 明美;小坂 浩隆;D. Umemoto;楳本大悟
• 通讯作者: 楳本大悟