京都大学、雷の中で反物質が生成されるメカニズムを解明。「力が欲しいか…？」 [741292766]

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雷から「反物質」が生成されるメカニズム、ついに解明へ──京都大学の研究チームが発表
2017.12.23 SAT 18:00

自然界にはほとんど存在しないと考えられていた「反物質」が、雷という身近な自然現象によって大量に生まれている──。
そのメカニズムが、京都大学の研究チームによって世界で初めて解明された。

研究チームは、17年2月6日に柏崎市に設置された4台の測定器により、雷由来の強力な放射線を検出した。
彼らは最初に、落雷の瞬間に非常に強いガンマ線を確認。
次に、落雷から約50ミリ秒ほど続く「ショートバースト」ガンマ線を検出した。

さらに、電子とその反物質（反粒子）である陽電子が衝突して放出される「電子・陽電子の対消滅」ガンマ線を落雷から約1分にわたって検出した。
これらの観測結果について、研究チームは3つのガンマ線発生プロセスを以下のように説明している。

まず、落雷による「強力なガンマ線」が大気中の窒素14Nの原子核にぶつかり、中性子を1個外に弾き飛ばす。
光核反応と呼ばれるこのプロセスの結果、弾き飛ばされた中性子と、中性子がひとつ減った窒素の放射性同位体である窒素同位体13Nが生成される。

次に大気中の窒素14Nが、弾き飛ばされた中性子を吸収することで窒素同位体15Nに変化する。
そして窒素同位体15Nは、中性子を吸収した際の余剰なエネルギーを、「ショートバースト」ガンマ線（脱励起ガンマ線）として放出する。

光核反応で生成された窒素同位体13Nは不安定なため、ベータプラス崩壊を起こし、原子核の陽子1個が中性子に変わる。
その結果、炭素13C、ニュートリノ、陽電子（反物質）が発生。
この反物質が大気中の電子と衝突することで対消滅し、「電子・陽電子対消滅」ガンマ線を放出する。

「観測可能なほど大量の中性子や陽電子が雷で生成されているというのは、大変な驚きでした」
と語るのは、今回の研究で検出装置の制作やデータ解析で中心となった、東京大学大学院の和田有希氏だ。
「地上には宇宙線などの環境放射線が常に存在しており、われわれの高感度な検出器でも、陽電子が少量生成されたくらいではその存在を観測できないのです」

全文はソースで
https://wired.jp/2017/12/23/antimatter-and-thunder/