雷ガンマ線フラッシュを航空機から捉える高時間分解能でのガンマ線撮像への挑戦

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K21899
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 中澤 知洋 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (50342621)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2021-03-31
• キーワード: 雷ガンマ線 / 電子加速 / チェレンコフ検出器

研究成果の概要

雷放電と同期する突発MeVガンマ線 Terrestrial Gamma-ray Flash (TGF)は人工衛星から観測できるほど強力で、発生源の雷雲中の電子加速域の近くを航空機が飛行すると被曝量が大きい可能性があり、その観測的な理解が重要である。非常に高輝度の観測を実現するため、シンチレータ検出器ではなく、チェレンコフ光を用いる新発想の雷ガンマ線検出器の実証機を開発した。アクリル棒の両端をMPPCで計測することでガンマ線の入射方向も知ることができる。コロナのため10 MeVガンマ線源での実験ができなかったが、宇宙線を用いて指向性を検証し、コンパクト、軽量、低消費電力な装置の試作に成功した。

自由記述の分野

高エネルギー宇宙物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。