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ガンマ線

雷は天然の電子加速器?大気中で原子核反応を起こしている証拠発見!上空で陽電子生成

 原子核反応とは何か?

 原子核物理学における原子核反応(nuclear reaction)または核反応とは、入射粒子が標的核(原子核)と衝突して生じる現象の総称を言う。原子核反応といえば、原子力発電でウランの原子核が割れる「核分裂」が、その好例だ。

 原子核反応は、大別して「吸収」「核分裂」「散乱」の三つがある。だが、その反応過程は多彩で統一的に記述する理論はまだない。核反応においては、電荷、質量数、全エネルギー、全運動量が保存される。

 衝突粒子としては陽子や中性子はもちろん、一般にウランに至るまでの原子核、さらにγ(ガンマ)線や電子、中間子などさまざまなものがありうる。どの粒子によって引き起こされた反応であるかを識別するために粒子名をつけて、たとえば陽子核反応とよぶことがある。


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太陽から謎の放射線(ガンマ線)観測!原因は裏側の巨大フレアにあった!

 ガンマ線とは何か?

 ガンマ線というと放射線の一種で、波長がおよそ 10 pm よりも短い電磁波である。ヘリウム4の原子核であるアルファ粒子は一枚の紙すら通過できず、ベータ線の実態である電子では1cmのプラスチック板で十分遮蔽できるが、電磁波であるガンマ線では10cmの鉛板が必要となる。非常にエネルギーが大きい放射線である。

 宇宙からもガンマ線はガンマ線バーストという形で観測されており、宇宙のあらゆる方向から、一日に数回観測されている。 ガンマ線バーストを起こす元となる仮想的な天体をガンマ線バースターと呼ぶ。2005年現在では、ガンマ線バーストは極超新星と関連しているという説が最も有力である。超大質量の恒星が一生を終える時に極超新星となって爆発し、これによってブラックホールが形成され、バーストが起こるとされる。

 ガンマ線は太陽や、雷雲からも観測される。理化学研究所によれば、冬期の日本本州・日本海沿岸地域において雷雲の活動に伴い自然放射線が増える現象を調査していたところ、雷雲から10 MeV(1×10-9 mSv)のガンマ線を40秒間観測し、雷雲が粒子加速器の働きをしていることが分かった。なお、雷雲からのガンマ線量は1回の胸部X線で浴びる放射線量の2億分の1程度と計算されている。


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超巨大ブラックホールにガンマ線の稲妻!高エネルギーニュートリノ観測!

 史上最大のブラックホール

 ブラックホール (black hole) は謎の多い天体である。極めて高密度かつ大質量で、強い重力のために物質だけでなく光さえ脱出することができない。

 2012年11月、宇宙観測史上最大かもしれない超大質量ブラックホールを2億2000万光年離れた小さな銀河「NGC 1277」の中心部に発見したことを、米天文学者らが発表した。質量は太陽の170億倍で、銀河の7分の1を占めるという。

 研究チームによれば、標準的なブラックホールが銀河に占める質量の割合は0.1%ほど。これほど巨大なブラックホールは想定外で、宇宙の形成に関する定説が見直しを迫られる可能性があるという。 「NGC 1277」の大きさは地球のある天の川銀河(Milky Way)のわずか10分の1だが、ブラックホールの「口」の大きさは、海王星の太陽周回軌道の11倍以上にも及ぶ。


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