京都大学ら、雷による核反応の発生を確認 反物質などの観測により

2017年11月27日 15:46

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(画像: 京都大学の発表資料より)

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 京都大学らの研究グループは24日、大気中で雷が光核反応という原子核反応を起こすことを突き止めたと発表。雷の発生後に起こる、ショートバーストと呼ばれる強力なガンマ線の放射、ならびに反物質の対消滅時に生まれる対消滅ガンマ線を検出し、その証拠を得た。

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 光核反応とはガンマ線が原子核に照射されたときに起こる核反応のことで、それが今回、雷に伴うガンマ線と大気にある窒素との間で発生。そこから中性子と不安定な窒素の放射性同位体が生まれ、前者は大気中に広がり、他物質と反応してガンマ線を放射。これがショートバーストとして確認された。

 後者はその後の変化過程で陽電子、つまり物質に衝突すると消滅する性質をもった反物質を放出。その陽電子は大気中の電子と対消滅し、対消滅ガンマ線を出した。これらの確認が、雷が原子核と光核反応を起こしたことの観測的証拠といえる。

 当研究では毎年強力な雷雲が押し寄せ、世界的にみても恵まれた雷の観測場所となる北陸の日本海沿岸地帯、新潟県柏崎市などの多地点に検出器を設置。その検出器が2017年2月6日に発生した落雷の際に記録した情報から検討を行った。

 未だ解明されていない、雷発生の秘密。近年開始されたガンマ線といった高エネルギー現象の研究はそれを解き明かす鍵だと考えられており、そのため研究対象となるケースも増えている。

 将来は宇宙観測や素粒子実験の手法を更に応用し、雷や雷雲を対象とした「高エネルギー物理学」と呼ぶべき新分野が開拓される可能性についても語られている。その研究においては多種多様な分野の組み合わせが有効である以上、大学や研究機関の枠を超えた各分野の専門家や研究者同士の協力が重要になるとされる。

 なお、今回の研究は多くの大学や企業、団体のほか、学術系クラウドファンディングを通じた市民サポーターからの支援、協力を受けて実施された。(記事:小椋恒示・記事一覧を見る

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