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2021 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 19H00683
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

榎戸 輝揚  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (20748123)

研究分担者 鴨川 仁  静岡県立大学, その他部局等, 特任准教授 (00329111)
森本 健志  近畿大学, 理工学部, 教授 (60403169)
小野 英理  京都大学, 学術情報メディアセンター, 助教 (80827460)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード高エネルギー大気物理学 / 雷放電 / 光核反応 / 雷雲ガンマ線 / シチズンサイエンス / 放射線計測 / オープンサイエンス / 中性子
研究実績の概要

本研究では、日本海沿岸の冬季雷雲から発生するガンマ線や、冬季雷に伴って生じる光核反応に由来する各種の放射線を観測する、多地点マッピング観測網を構築し、雷での光核反応に代表される高エネルギー大気物理現象を明らかにすることを目指している。
2021年度には、シチズンサイエンスの枠組みを使って、市民サポーターが庭先に設置してガンマ線を検出できる操作の簡単な放射線測定器コガモ(Commpact Gamma-ray Monitor, Cogamo) を用いた観測が本格化し、金沢市を周辺に50箇所以上の設置を郵送をベースに設置を依頼し、観測を開始できた。放射線の測定データの一部は、IoT モジュールによりサーバーへ送信し、サーバー上でリアルタイムに雷雲からのガンマ線を探索し、有意に放射線量が増大した場合には、ツイッターを通して自動アラートを発出するシステムまで構築できた。この本格的なシチズンサイエンスでの多地点観測システムにより、2021年度の冬季に複数の雷雲からのガンマ線放射の観測に成功し、その中のいくつかでは雷雲を出している雲の光学撮影や、雷放電に同期した雷雲ガンマ線の途絶、また雷雲からのガンマ線放射領域の近傍からの雷放電の開始などを捉えることができた。これらは今後、解析を進めて論文化を目指す。
現時点では光核反応に由来する放射線データをコガモでは測定はできていないため、検出器の高精度化(時間分解能や精度の検証・改善、高エネルギー側のエネルギー較正、バックグラウンド除去能力の向上など)を目指した改良をすすめる。また、これまでのガンマ線観測と(一部、電波観測も含む)を組み合わせた論文を2021年度には4本出版することができ、コガモの観測網も学生の卒業論文にまとめることができた。以上の成果により、2022年度からの新たな科研費・基盤研究Aにつなげることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Characteristics of Low‐Frequency Pulses Associated With Downward Terrestrial Gamma‐Ray Flashes2022

    • 著者名/発表者名
      Wada Y.、Morimoto T.、Nakamura Y.、Wu T.、Enoto T.、Nakazawa K.、Ushio T.、Yuasa T.、Tsuchiya H.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 ページ: e97348

    • DOI

      10.1029/2021GL097348

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atmospheric Electron Spatial Range Extended by Thundercloud Electric Field Below the Relativistic Runaway Electron Avalanche Threshold2022

    • 著者名/発表者名
      Diniz G.、Wada Y.、Ohira Y.、Nakazawa K.、Enoto T.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 127 ページ: e35958

    • DOI

      10.1029/2021JD035958

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalog of gamma-ray glows during four winter seasons in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Wada Y.、Matsumoto T.、Enoto T.、Nakazawa K.、Yuasa T.、Furuta Y.、Yonetoku D.、Sawano T.、Okada G.、Nanto H.、Hisadomi S.、Tsuji Y.、Diniz G. S.、Makishima K.、Tsuchiya H.
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 ページ: 043117

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.043117

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiple Gamma‐Ray Glows and a Downward TGF Observed From Nearby Thunderclouds2021

    • 著者名/発表者名
      Hisadomi S.、Nakazawa K.、Wada Y.、Tsuji Y.、Enoto T.、Shinoda T.、Morimoto T.、Nakamura Y.、Yuasa T.、Tsuchiya H.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 126 ページ: e34543

    • DOI

      10.1029/2021JD034543

    • 査読あり
  • [学会発表] シチズンサイエンスを活用した金沢での放射線マッピング「雷雲プロジェクト」2022

    • 著者名/発表者名
      榎戸輝揚
    • 学会等名
      日本大気電気学会第100回研究発表会
  • [学会発表] シンチレータを用いた自然放射線の科学観測2022

    • 著者名/発表者名
      榎戸輝揚
    • 学会等名
      第69回応用物理学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 雷トリガーの謎に挑むシチズンサイエンス「雷雲プロジェクト」のプラットフォーム構築2022

    • 著者名/発表者名
      榎戸輝揚
    • 学会等名
      理研シンポジウム: 理研ハッカソン
  • [学会発表] 中性子測定の宇宙への新展開: 雷の核反応と月の水資源2021

    • 著者名/発表者名
      榎戸輝揚
    • 学会等名
      RANSシンポジウム 「いよいよ見えてきた小型中性子源の現場利用と拓けて来たさらなる応用 -コンクリート反射イメージングから宇宙へ-」
    • 招待講演
  • [学会発表] 雷雲ガンマ線のマッピング観測を狙うシチズンサイエンス「雷雲プロジェクト」の進捗2021

    • 著者名/発表者名
      榎戸輝揚
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting (JpGU)
  • [学会発表] Photonuclear Reactions Triggered by Lightning2021

    • 著者名/発表者名
      Teruaki Enoto
    • 学会等名
      3rd International Conference on Nuclear Photonics (NP2020)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 共創型サイエンスによる高エネルギー大気物理学の開拓2021

    • 著者名/発表者名
      榎戸輝揚
    • 学会等名
      原子・分子・光科学 (AMO) 討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] オープンサイエンスも活用した雷と雷雲からの放射線計測2021

    • 著者名/発表者名
      榎戸輝揚
    • 学会等名
      第59回 JAEA核化学夏の学校
    • 招待講演
  • [学会発表] 雷と雷雲の高エネルギー大気物理学2021

    • 著者名/発表者名
      榎戸輝揚
    • 学会等名
      宇宙地球惑星科学会・若手会「夏の学校」
    • 招待講演
  • [学会発表] Citizen science approach for observation of gamma-ray glows at Kanazawa2021

    • 著者名/発表者名
      Teruaki Enoto
    • 学会等名
      Workshop on Thunderstorm Radiation
    • 国際学会
  • [図書] 雷の疑問562021

    • 著者名/発表者名
      鴨川 仁、吉田 智、森本健志
    • 総ページ数
      238
    • 出版者
      成山堂書店
    • ISBN
      9784425983919
  • [備考] 雷雲プロジェクト:ふしぎな雷雲ガンモを探せ!

    • URL

      https://fabcafe.com/jp/labs/kyoto/thunderstorm/

  • [備考] 榎戸極限自然現象理研白眉研究チーム

    • URL

      http://enotolab.com

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公開日: 2022-12-28  

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