雷电交加，伽马射线令人兴奋
研究人员将闪电与云层中的伽马射线现象联系起来
东京大学研究生和田月之(Yuuki Wada)与来自日本的同事们发现了雷击与雷云中的两种伽马射线现象之间的联系。研究表明，在一定条件下，雷云发出的弱伽马射线可能先于闪电及其伴随的伽马射线闪光。
在日本中部石川县金泽市，和田和他的同事与当地学校和企业合作，在建筑物上安装辐射监测器。不过，由于担心当地的辐射水平，这些辐射监测器没有安装在那里。它们形成一个网络，其目的是探测来自天空的辐射。这可能会让一些人感到惊讶，但30年前人们就知道雷暴会带来伽马射线活动。“人们永远都能看到闪电，听到雷声。这就是我们体验大自然力量的方式。”随着电磁学的发现，科学家们学会了用无线电接收器观察闪电。但是现在我们可以在伽马射线中观察到闪电——电离辐射。这就像有四只眼睛去研究这些现象一样。”
与雷雨云相关的伽马射线现象有两种:伽马射线发光，持续约一分钟的微弱辐射，以及短暂的地球伽马射线闪光(TGFs)，它以闪电的形式发生，比伽马射线发光强烈得多。两者都发生在夹在不同电荷层之间的雷雨云区域。带电区域使电子加速到接近光速。在这种被称为相对论性的速度下，离空气中氮原子原子核非常近的电子会稍微慢下来，并释放出一种能说明问题的伽马射线。这叫做轫致辐射。“在金泽的冬季雷暴期间，我们的监测器检测到TGF和雷击同时发生。这很常见，但有趣的是，我们也在同一时间在同一区域看到了伽马射线的辉光。”此外，当闪电击中时，亮光突然消失了。我们可以肯定地说，这些事件密切相关，这是首次观察到这种关联。”
闪电放电的机理受到了人们的高度重视，这项研究可能会提供以前未知的见解。Wada和他们的团队打算进一步研究伽马射线发光不仅发生在雷击之前，而且可能是雷击产生的可能性。伽玛射线闪光的辐射水平相当低，大约是普通医用x射线的十分之一。
“我们的发现标志着闪电研究的一个里程碑，我们很快将把辐射传感器的数量增加一倍，从23个增加到大约40或50个。有了更多的传感器，我们可以大大改善预测模型，”Wada解释说。他说:“现在还很难说，但是有了足够的传感器数据，我们也许能够预测雷击发生后10分钟内，以及发生地点2公里内的情况。我很高兴能参与这项正在进行的研究。”
进一步的调查很可能仍将在金泽进行，因为该地区具有罕见和理想的气象条件，这类工作。暴风雨中的大多数辐射观测来自空中或山上的观测站，因为雷云一般都很高。但金泽的冬季风暴使雷云惊人地接近地面，非常适合用研究小组开发的低成本便携式监测仪进行研究。研究人员发明了这些独特的便携式辐射监测仪，部分技术来自为天体物理学实验设计的天基卫星天文台。这是适当的，因为这类研究的数据可能对那些研究天体物理学，特别是在粒子加速背景下的太阳物理学的人有用。但也有一个更实际的分支。
研究过去5万年左右生命的古生物学家使用一种叫做碳14年代测定法的技术来确定样本的年龄。这项技术依赖于对碳12和碳14两种碳含量的了解。“人们普遍认为碳-14是由宇宙射线以大致恒定的速度产生的，因此这项技术具有预测能力。但是有一种说法是雷暴可能会改变碳-12和碳-14的比例，这可能会稍微改变碳-14年代测定的准确性或校准要求。”
世界反兴奋剂机构及其同事将继续揭开闪电之谜，这是自然界最迷人、最具标志性的现象之一。一个即将在法国开展的合作项目将发射一颗专用卫星，用于从太空进行全球闪电观测
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