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閃電是一種獨(dú)特而迷人的現(xiàn)象，已經(jīng)被研究了幾個(gè)世紀(jì)。雖然人類現(xiàn)在對(duì)這種自然發(fā)生的奇觀有了更好的理解，但許多秘密還沒有被揭開。幾十年來，科學(xué)家一直意識(shí)到閃電會(huì)伴隨著伽馬射線閃光，這是一種電磁輻射。這些閃光可以是向下的(即指向地面)或向上的(即向上指向空間)。過去大多數(shù)研究都觀察到了這些來自太空的閃光，因此主要集中在向上的伽馬射線閃光上。在一項(xiàng)有趣的新研究中，東京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首次研究了雷暴期間發(fā)生的向下伽馬射線發(fā)射。
在發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》期刊上的研究證實(shí)：朝下的閃光和向上閃光是一樣的，并且對(duì)地球上的人沒有傷害。自20世紀(jì)90年代以來，被稱為地面伽馬射線閃光(TGFs)的強(qiáng)烈伽馬射線發(fā)射一直被與閃電放電相一致的在軌衛(wèi)星觀測到。雖然伽馬射線通常是從雷暴直接進(jìn)入太空，但其中一些被稱為向下的伽馬射線閃光會(huì)到達(dá)地面。然而，由于向下的地面伽馬射線閃光發(fā)生在離伽瑪射線探測器更近的地方并使其飽和，所以很難測量它們?cè)诘孛嫔系馁ゑR射線通量。
在新研究研究中，研究了發(fā)生在雷暴期間發(fā)生的伽馬射線閃光。在那一天，柏崎-加里瓦核電站安裝在海平面上的輻射探測器檢測到了強(qiáng)烈伽馬射線爆發(fā)，這與一次強(qiáng)大的閃電放電不謀而合。通過研究這些探測器收集的數(shù)據(jù)，收集了第一批與閃電相關(guān)伽馬射線閃光指向地面的觀測結(jié)果。研究使用了兩種類型的輻射探測器，一種具有更好的定時(shí)分辨率和對(duì)伽馬射線的高敏感性，但很容易被向下伽馬射線閃光的高通量飽和，它用于確認(rèn)向下的TGFs的出現(xiàn)。
另一種是氣體劑量計(jì)，這些儀器的定時(shí)分辨率比前者低，但承受的γ射線率要高得多。值得注意的是，本研究的科學(xué)家是第一個(gè)成功測量向下伽馬射線閃光地面輻射劑量的人。此外，通過使用多個(gè)氣體劑量計(jì)測量射線，在多個(gè)觀測點(diǎn)獲得了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。同時(shí)確定創(chuàng)建的蒙特卡羅模擬準(zhǔn)確性，這與高質(zhì)量的數(shù)據(jù)相當(dāng)。這最終讓科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了向下伽馬射線閃光的關(guān)鍵物理特征，包括在雷雨云中的起源。伽馬射線閃光被認(rèn)為是來自在閃電中加速的高能電子。
然而，地球上密集的大氣層阻礙了電子獲得相對(duì)論能量。對(duì)向下伽馬射線閃光的觀測將在尋找這個(gè)問題答案方面發(fā)揮重要作用，因?yàn)樗鼈兛梢员欢鄠€(gè)更近的地面儀器觀測到?？茖W(xué)家收集的觀察結(jié)果具有許多有趣含義。首先，研究證實(shí)了向下伽馬射線閃光與之前從太空觀察到向上的伽馬射線閃光本質(zhì)上是相同的現(xiàn)象。研究結(jié)果還表明，對(duì)于正在發(fā)生雷暴地區(qū)地面上的人來說，伽馬射線閃光是安全的。另一方面，伽馬射線閃光起源于云中的位置可能不是很安全。
除了拓寬對(duì)雷暴期間發(fā)生伽馬射線爆發(fā)的理解之外，這組研究還揭示了通常用于在雷暴期間收集數(shù)據(jù)探測器的一些局限性。這可以為開發(fā)改進(jìn)檢測的新工具提供信息，最終促使使用輻射監(jiān)測器收集更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。研究小組現(xiàn)在正在建立一個(gè)新的輻射監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)將為科學(xué)家提供更多的閃電高能事件，類似于這一事件。還與公民支持者合作，用便攜式輻射探測器覆蓋更廣泛的區(qū)域，研究人員表示：非常興奮地通過的公民支持和開放科學(xué)方法揭示閃電的奧秘。
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