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【3話】雷雲で起こるガンマ線の放射現象

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『ガンマ線の放射』について、調べものを断念した二人。
代わりに、大学生のお兄さんが解説をしてくれるそうです。

どうもどうも、大学生のお兄さんだよ


弟とそっくり? よく言われるけど、僕の方がちょっとイケてると思うんだよなー


それはさておき、ここからは僕が、雷で起こる高エネルギー現象として、『ガンマ線の放射』について紹介してみる。ちょっと難しいけど、わかりやすく話せるよう頑張るよ


 

さっき弟が調べたみたいに、ガンマ線というのはエネルギーが高くて、めったに現れるものじゃない。それが一度にたくさん放射される現象となると、宇宙空間で起こるような天体現象がほとんどだ


ところが、1994年の衛星観測によって、地球上でもガンマ線の放射が起こっていることが明らかになった。その発生区域から、地上ガンマ線放射は雷の一種で発生しているのではないかと推測されているよ


 

では、どうして雷雲の中で、ガンマ線の放射なんて現象が起こるんだろうか?
この様子を、図をまじえて見てみよう


gamma_emmision_final

雷雲の中にはたくさんの電気がたまっていて、負の電荷を持つ“電子”と呼ばれる粒が、電気に反発したり引き寄せられたりすることによって、加速する現象が起こる


この加速された電子は光の速さにせまるほど速くて、この電子が減速する際に、その大きなエネルギーの一部が失われる。そして、その失われたエネルギーの一部がガンマ線として放出されるんだ


でも、それだけじゃない。このガンマ線が正の電荷を持つ“陽電子”と電子のペアを作り、陽電子が電子と逆向きに加速されて、またガンマ線の放出を行う。これが連鎖的に繰り返される結果、たくさんのガンマ線が発生する。これがガンマ線の放射として観測されるんだね


 

とはいえ、これはガンマ線が発生する仕組みのひとつにすぎない。雷雲から発生するガンマ線には様々なパターンがあって、異なった仕組みで生じていると考えられているよ


最近の研究で、今説明したような電子加速によって生じたガンマ線が、雷雲中の原子と衝突することで『核反応』が起こることが明らかになった。詳しい説明は省いてしまうけれど、これも図で確認してみよう


nuclear_reaction_final

物質は原子というものからできていて、原子には原子核というものがあるわけだけれど、それがガンマ線によって部分的に壊され、中性子と呼ばれる粒や陽電子を放出する。大雑把な説明だけれど、これが雷雲で起こっている、核反応の過程だ


詳細は省くけれど、これら中性子や陽電子が他のものにぶつかる際に、また別なガンマ線が発生する


核反応は普通なら宇宙や原子炉で起こるような、非常に高エネルギーの現象だ。雷雲からのガンマ線をとらえることで、身近な雷に隠れた不思議な現象が徐々に明らかになっているんだよ


 

みんなも見聞きする雷には、ガンマ線放射という、宇宙や原子炉の中で起こるようなダイナミックな現象が隠れているんだ。なかなかロマンを感じないかい?


 

聞いてくれてありがとう。身近な現象に隠れた、科学の面白さが伝わったら嬉しいな


この話、弟にもしてこないと。それじゃあ、またね!


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