| Project/Area Number |
19K21899
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 雷ガンマ線 / 電子加速 / チェレンコフ検出器 / ガンマ線入射方向推定 / チェレンコフ光 / MeVガンマ線 / TGF |
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| Outline of Research at the Start |
雷雲や雷放電から到来する20 MeVに達するガンマ線は、雷雲中に天然の静電場粒子加速器という、自然界で他には見られない現象がある証拠である。宇宙から観測される地球由来の突発ガンマ線が、もし雷雲中の数百mのコンパクトな加速域から放射されていると、そこでの放射線量は非常に大きくなる。科学的な興味だけでなく、航空機への被曝なども無視し得ない可能性もある。しかしあまりに大強度なため、観測装置が飽和しない独特の工夫が必要である。本研究では、地上での雷ガンマ線観測の実績に基づき、あらたにチェレンコフ光検出技術も融合し、ガンマ線を一つ一つ捉え、その到来方向も知る軽量小型の装置を開発する。
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| Outline of Final Research Achievements |
The Terrestrial Gamma-ray Flash (TGF), a sudden MeV gamma ray synchronized with lightning discharges, is so powerful that it can be observed from satellites, and its observational understanding is important because the radiation dose of aircraft flying near the electron acceleration regions in thunderclouds can be large. Because of the extremely high luminosity, we have developed a new detector demonstrator that uses Cherenkov light instead of the conventional scintillator detector. The direction of incidence of gamma rays can also be determined by measuring both ends of the acrylic rod with the MPPC. Although we could not conduct experiments with a 10 MeV gamma-ray source due to COVID19, we verified the direction measurements using cosmic rays. We succeeded in establishing a compact, lightweight, and low-power-consumption prototype of the device.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
TGFの被曝量は数値上は人間に影響がないとは言えないほど強い可能性が高い。特に冬季の日本海岸では雷雲の到達高度が低く、その直上を航空機が飛行する際の被曝量の見積もりは重要である。本研究では、TeVガンマ線計測で用いられるチェレンコフ検出の原理を用いて、軽量で指向性を持ち、検出効率を下げることで高輝度のTGFで回路系が飽和しない装置を実現すべく、試作機でその概念を実証した。宇宙観測の技術を生かし、コンパクトで低消費電力なシステムとなっており、航空機への複数このシステムの搭載も容易である。今後はTGFの地上観測でも利用しつつ、より大型の予算により航空機搭載型の本格装置の開発を目指す。
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