2019 Fiscal Year Annual Research Report
ガンマ線と電波の同時マッピング観測で挑む雷が起こす光核反応の物理
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19H00683
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
榎戸 輝揚 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (20748123)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 健志 近畿大学, 理工学部, 教授 (60403169)
鴨川 仁 静岡県立大学, その他部局等, 特任准教授 (00329111)
小野 英理 京都大学, 学術情報メディアセンター, 特定講師 (80827460)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 高エネルギー大気物理学 / 光核反応 / 冬季雷 / 冬季雷雲 / GROWTH Collaboration / Terrestrial Gamma-ray Flash / Collective Power of Science / マッピング観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、世界的にも珍しい日本海沿岸の冬季雷や冬季雷雲に着目し、それらの雷活動に伴う放射線の信号の観測と、理論モデルの構築を電波、可視光、Ｘ線、ガンマ線までの多波長観測データに基づいて行う。もともと別分野として活動してきた、高エネルギー物理学、大気科学、気象学などの分野を融合させ、「高エネルギー大気物理学」という新しい分野の創出を狙うものである。２０１９年度は、放射線測定器の開発を進め、シチズンサイエンスの枠組みを活用できるような可搬型で操作の簡単なモニタリング観測用の放射線測定器（カミナリ百葉箱）の大量生産の目処がたった。また、これまでに蓄積された観測データの解析をすすめ、柏崎刈羽原子力発電所内で観測された地球ガンマ線(Terrestial Gamma-ray Flash)で電子の加速領域の高度やアバランシェ増幅された電子の量の推定を行い論文にまとめた(Wada, Enoto, et al. "Downward Terrestrial Gamma-Ray Flash Observed in a Winter Thunderstorm", Physical Review Letters, Volume 123, Issue 6, id.061103)。また、金沢の２つの高校に設置した観測装置により、雷雲からのガンマ線が雷放電に伴って消失し、光核反応が起きるという現象を観測、解析し、論文にまとめた(Wada, Enoto, et al., "Gamma-ray glow preceding downward terrestrial gamma-ray flash", Communications Physics, Volume 2, Issue 1, id.67)。後者はプレスリリースを行った。電波や電場の測定準備も進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2019年度は、研究グループから、PRLとNature 姉妹誌である Communication Physicsという２つの学術誌において研究成果を出版できた。特に、後者の研究成果については「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」というタイトルで、2019年6月26日に東京大学を中心に京都大学などの関係機関から、プレスリリースを行うことができた。上記のような成果により本プロジェクトは当初の計画以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
可搬型でバッテリー駆動も可能な放射線モニタリング観測装置（カミナリ百葉箱）の開発はほぼ終了しており、今後の研究においては２０個以上の量産を行う。理化学研究所を中心にキャリブレーションや初期設定を行い、金沢の市街地を中心に設置作業を行う。設置に際しては、シチズンサイエンスの枠組みを活用することも考え、民間企業とも連携しながら、設置場所を探す。これらのカミナリ百葉箱からの観測データは IoT モジュールで自動送信されウェブ上に蓄積されるため、オンライン上でのリアルタイム・データ解析の枠組みを構築する。これらの解析により、雷雲からのガンマ線放射（gamma-ray glow)の自動検出や、雷放電に同期した光核反応信号などを探索し、現地の市民サポーターにアラートを送付することで、iPhone や携帯電話による撮影なども試みる。これらのガンマ線のマッピング観測網に加えて、雷の観測を狙う電波観測網や、雷雲の通過に伴う電場強度の測定を行う多波長の観測を行う。金沢の西側の海岸から、市の東側の山側までの広域における雲の移動に伴った観測網の構築を２０２０年度に完成させたい。
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[Journal Article] Gamma-ray glow preceding downward terrestrial gamma-ray flash2019
Author(s)
Wada Yuuki、Enoto Teruaki、Nakamura Yoshitaka、Furuta Yoshihiro、Yuasa Takayuki、Nakazawa Kazuhiro、Morimoto Takeshi、Sato Mitsuteru、Matsumoto Takahiro、Yonetoku Daisuke、Sawano Tatsuya、Sakai Hideo、Kamogawa Masashi、Ushio Tomoo、Makishima Kazuo、Tsuchiya Harufumi
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Journal Title
Communications Physics
Volume: 2
Pages: 67
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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