Studerer nedadgående jordbaseret gammastråle blinker under et vintertordenvejr

Lyn er et unikt og fascinerende fænomen, der er blevet undersøgt i århundreder. Selvom vi nu har en bedre forståelse af dette naturligt forekommende skuespil, mange af dens hemmeligheder mangler endnu at blive afdækket.

I flere årtier har forskere har været klar over, at lynnedslag ledsages af gammastråleblink, en type elektromagnetisk stråling. Disse blink kan være nedadvendt (dvs. rettet mod jorden) eller opadvendt (dvs. rettet opad i rummet).

De fleste tidligere undersøgelser har observeret disse blink fra rummet, og har således primært fokuseret på opadvendte gammastråleblink. I en spændende ny undersøgelse, et forskerhold ved University of Tokyo og andre japanske universiteter har undersøgt de nedadgående gammastråleemissioner, der finder sted under tordenvejr for allerførste gang. Deres papir, udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , bekræfter, at nedadgående blink er de samme som dem, der er rettet opad, og at de ikke er skadelige for mennesker på Jorden.

"Siden 1990'erne har intense gammastråleemissioner kaldet terrestriske gammaglimt (TGF'er) er blevet observeret af satellitter i kredsløb, der falder sammen med lynudladninger, "Yuuki Wada, en af ​​forskerne, der gennemførte undersøgelsen, fortalte Phys.org. "Selvom de normalt ledes fra tordenvejr ud i rummet, nogle af dem, kaldet nedadgående TGF'er, gå til jorden. Imidlertid, det var svært at måle deres gammastråleflukser på jorden, fordi nedadgående TGF'er finder sted tættere på gammastråldetektorer og mætte dem. "

I deres undersøgelse, Wada og hans kolleger studerede gammastråleblink, der fandt sted den 24. november 2017 under et kraftigt vintertordenvejr. På den dato, strålingsdetektorer installeret på havets overflade ved atomkraftværket Kashiwazaki-Kariwa i Japan opdagede et stærkt udbrud af gammastråler, som faldt sammen med en kraftig lynudladning. Ved at studere data indsamlet af disse detektorer, forskerne samlede de allerførste observationer af lyn-associerede TGF'er rettet mod jorden.

"Vi brugte to typer strålingsdetektorer, "Wada forklarede." Man har bedre timingopløsning og følsomhed over for gammastråler, men kunne let blive mættet af høje strømninger af nedadgående TGF'er. Det bruges til at bekræfte forekomsten af ​​nedadgående TGF'er. Den anden er gasdosimetre, der drives af Tokyo Electric Power Company Holdings. Disse har mindre timingopløsning end den tidligere, men står meget højere gammastrålingshastigheder. "

Bemærkelsesværdigt, Wada og hans kolleger er de første til med succes at måle stråledoser på jorden af ​​nedadrettede TGF'er. I øvrigt, ved at måle strålerne ved hjælp af flere gasdosimetre, de opnåede data af høj kvalitet på flere observationspunkter.

Forskerne var i stand til at fastslå nøjagtigheden af ​​Monte-Carlo-simuleringer, de havde skabt, som var sammenlignelige med data af høj kvalitet. Dette tillod dem i sidste ende at afdække vigtige fysiske træk ved nedadrettede TGF'er, herunder deres oprindelse i tordensky.

"TGF'er menes at stamme fra energiske elektroner, der accelererer i lyn, "Sagde Wada." Dog, den tætte atmosfære på Jorden forhindrer elektroner i at få relativistisk energi. Vi er overbeviste om, at observationer af nedadgående TGF'er vil spille en vigtig rolle for at finde svar på dette spørgsmål, fordi de kan observeres af flere og tættere apparater på jorden. "

Observationerne indsamlet af Wada og hans kolleger har mange interessante implikationer. For det første, deres arbejde bekræfter, at nedadgående TGF'er i sagens natur er det samme fænomen som opadgående TGF'er, der tidligere blev observeret fra rummet.

Deres resultater tyder også på, at TGF'er er temmelig sikre for mennesker på jorden i det område, hvor der er tordenvejr. På den anden side, placeringen i en sky, hvor TFG stammer fra, er muligvis ikke særlig sikker.

Ud over at udvide vores forståelse af gammastråler, der finder sted under tordenvejr, undersøgelsen udført af dette team af forskere afslørede nogle begrænsninger for detektorer, der normalt bruges til at indsamle data under lynstorme. Dette kan informere udviklingen af ​​nye værktøjer til forbedring af detektion, i sidste ende fører til indsamling af data af højere kvalitet ved hjælp af strålingsmonitorer.

"Vores gruppe laver nu et nyt strålingsovervågningsnetværk i byen Kanazawa i Japan, som er berømt for kraftige og hyppige vinterlyn, "Teru Enoto, en anden forsker involveret i undersøgelsen, fortalte Phys.org. "Dette netværk vil give os et langt større antal energirige begivenheder ved lyn, ligner denne begivenhed. Vi samarbejder også med borgernes tilhængere om at dække et bredere område med bærbare strålingsdetektorer. Vi er meget begejstrede for at afsløre lynets mysterier via vores borgerunderstøttende og open-science tilgang. "

© 2019 Science X Network