Tsuchiya Harufumi's Page

----- 土屋晴文の乱歩研究室-----
Higi-energy Astrophysics Laboratory, RIKEN,
2-1,Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan
e-mail: harufumi"at"crab.riken.jp (Please replace "at" by @)

News

2016 Feb 16

On-ground detection of an electron-positron annihilation line from thunderclouds

Phys. Rev. E (Rapid communications)に掲載されました。
D. Umemoto, H. Tsuchiya, T. Enoto, S. Yamada, T. Yuasa, et al., Phys. Rev. E 93 021201(R) (2016)

柏崎刈羽原子力発電所構内で実施しているGROWTH実験の観測により、地上ではじめて雷雲からの
511 keV の対消滅ラインを検出した。511 keVラインが60秒ほども継続して観測されたことから、
雷雲において陽電子を地上方向に向かって加速あるいは生成するメカニズムがあることを示唆した。

2014 Sep 4

Impact of systematic effects on results of neutron resonance transmission analysis

Nucl. Inst. Meth. A に受理されました。


2014 Mar 28

Surrounding material effect on measurement of thunderstorm-related neutrons

Astroparticle Physics に受理されました。

Astroparticle Physics 57-58, 33-38 (2014) に、掲載。


2013 July 24

A Monte Carlo simulation to study a design of a gamma-ray detector for neutron resonance densitometry

Nucl. Inst. Meth. Aに受理されました (NIMA 729, 338-345, 2013)。


2013 June 12

Hardening and termination of long-duration gamma rays detected prior to lightning

Phys. Rev. Lett. に受理されました。

2010年12月30日に、3分ほど続くガンマ線をGROWTH 実験で検出した。このガンマ線放射は、
電光が観測されるおよそ800 ms 前に消失した。このことは、電光が発生する前に、雷雲中の電
場領域が消失したか、その強度が著しく下がった結果、雷雲のなかでの電子加速が止まったこと
によるものである。さらに、>10 MeVの成分のガンマ線が統計的に優位にはじめて冬の雷雲から
観測され、その継続時間は、3-10 MeVの成分の継続時間とくらべて、1/5ほどであった。このこ
とから、エネルギーに依存して地上でののガンマ線の広がりに差があることがわかった。 arXiv から入手可。


2012 Apr 12

Observation of thundercloud-related gamma rays and neutrons in Tibet

PHYSICAL REVIEW D 85, 092006 (2012)
arXiv からも入手可。

2010年7月22日、チベットの羊八井宇宙線観測所にある、中性子モニタと太陽中性子望遠鏡で雷雲からの
ガンマ線と、それに付随した中性子を観測した。ガンマ線は、40 MeV以上を超えており、40分にわたって
放射されていた。これほどの長い放射は、過去に例がなかった。一方、中性子はガンマ線と大気中の窒素と
の光核反応で生成されたと考えられる。



2011 May 14

Long-duration gamma-ray emissions from 2007 and 2008 winter thunderstorms

JGR-Atmospheres D116, D09113 に掲載されました。

日本海沿岸の新潟県柏崎刈羽原発において2006年12月より行っているGROWTH(Gamma Ray Observations of Winther THunderclouds)
実験で、2007年12月13日および2008年12月25日に得られた雷雲からの1分を越えるガンマ線放射の観測。二つのイベントにおいてガンマ線源
までの距離を推定するとともに、観測されたガンマ線は、雷雲のなかで二次宇宙線を起源とする逃走電子なだれによって発生した可能性を示唆した。
arXivからも入手可



2010 Mar 19
「雷雲からのガンマ線放射の検出と粒子加速の実験的検証」で理研研究奨励賞を授賞しました。

picture



2009 Oct 9
理研シンポジウム「雷活動に関わる高エネルギー物理現象の新しい展開」

雷活動に関わる高エネルギー物理現象の新しい展開 を開催しました。



2009 July 9
Thunderclouds accelerate cosmic electrons

Physics World Headline News にPRL 102, 255003 (2009) が取り上げられました。



2009 June 30
Thunderhead accelerator

Physical Review Foucus v23, story 22 にPRL 102, 255003 (2009) の要旨が掲載されました。



2009 June 23
Observation of an energetic radiation burst from mountain-top thunderclouds

Phys. Rev. Lett. 102, 255003 (2009)としてオンラインで 公開されました。
またプレプリントは arXiv:0906.0781v1 [physics.geo-ph]でご覧になれます。

雷雲からγ線を含む高エネルギーの放射線を検出し、雷雲の中でおこる粒子の加速メカニズムを明
らかにするために、2008年9月から10月にかけて、 乗鞍観測所(東京大学宇宙線研究所)で連続観
測を行いました。その結果、2008年9月20日に日本に接近していた台風の影響で乗鞍岳を覆ってい
た雷雲から、90秒にわたりγ線のみならず電子が放射されているさまを観測することにはじめて
成功しました。検出されたγ線のエネルギーは 10 MeVに達していたので、雷雲がもつ電場で電子が
10 MeV以上に加速されていることが明らかになりました。これは冬の雷雲と同じく夏の雷雲も粒子加
速器であることの証拠です。加えて、γ線は、およそ90 m離れたところから飛来していたことがわか
り、発生源が非常に近かったことが示されました。さらに、電子が、観測されたγ線を制動放射に
よって発生させるためには、雷雲の中を200 m ほど走らなければならないこともわかりました。
このような観測を通じて、雷雲の中で発生している高エネルギーの電子の発生プロセスがわかること
に加えて、雷の発生メカニズムの解明にも役立ちます。



2008.11
雷雲は粒子加速器か?

天文月報 Vol. 11, pp 667-676 (2008)のEUREKAに掲載されました。



2008.7
雷雲γ線の生成と粒子加速

プラズマ核融合学会誌Vol. 84, No.7 , pp 410-416 (2008)の小特集に掲載されました。



2007.10.5
Detection of high-energy gamma rays from winter thunderclouds

Physical Review Letters Vol.99, No.16, 165002 (2007) に掲載されました。
astro-ph/0708.2947東京大学 UT Repositoryでも読めます。

2007年1月7日の早朝に新潟県の上空に発生していた雷雲から40秒間にわたり、10 MeV
に達するガンマ線を観測することに成功しました。これは、理研牧島宇宙放射線研究室と
東大理学系研究科物理学専攻牧島研究室を中心とした観測グループの成果です。この成果は、
2007年10月5日に理研と東大理学系研究科で同時にプレスリリースされました。 (理研東大)

共同研究者の東大大学院榎戸輝揚氏が、 このイベントについて まとめられたページ
がありますので、そちらも参照してください。また、一般的な解説記事として、
以下の雑誌に掲載されているものもありますので、 そちらもご覧ください。

Thunderstorm Gamma Rays Linked to Lightning         National Geographic News  (2007/10/11)
Gamma rays from thunderclouds                                    Physics Today (2007 October)  60, p26
Gamma Rays From Thunderclouds                                Physics News Update 841, 2 (2007/10/3)
Thundercloud accelerator fires gamma-ray beam         Physics World Headline News (2007/9/11)


研究内容

(1) 太陽フレアにともなう高エネルギー中性子や陽子の観測(大学院生から現在まで)
(2) 空気シャワーアレイを用いての宇宙線の精密観測(ポスドク初年度から現在まで)
(3) 雷や雷雲からのX線およびガンマ線の観測(ポスドク5年目から現在まで)

宇宙には、さまざまな天然の粒子加速器が存在します。例えば、身近な太陽です。太陽フレアの際に、非常に高エネル
ギーな粒子およびX線やガンマ線を含む光子が、地球に飛来してくるのがその証拠です。その他にも、地球から遠く離
れた超新星残骸、活動銀河核やガンマ線バーストなども、粒子加速器と考えられています。

天然の粒子加速器の中で、粒子が加速され、いわゆる宇宙線が生成されていると考えられています。その宇宙線は、発見
されてから100年になろうとしています。しかしながら、宇宙線が、天然の粒子加速器により、いかにして最大1020eV
という、人工の粒子加速器ではいまだ到達しえないほどのエネルギーにまで加速されているのか、よく理解されていません。
そこで、上記のような研究課題を通じてこの謎に迫り、解明することを目的として研究をしております。

(1)の研究は、 理研の宇宙放射線グループが、1998年10月にチベットの羊八井(やんぱーちん)という、高度4300 m の
場所に設置した、中性子モニタと呼ばれる装置を用いて、取り組んでいます。また理研の中性子モニタだけでなく、
世界中にある他の中性子モニタのデータも使用しています。

(2)の研究は、東京大学宇宙線研究所が中心となっている チベットASγ実験に参加して行っています。

(3)の研究は、理研で始めた新しい研究で、 東大理学系研究科の牧島研究室と共同で 東京電力柏崎刈羽原子力発電所内に
装置を設置して、観測しています。この実験は、 Gamma Ray Observation of Winter THundercloud を略して、
GROWTHという名 (牧島主任研究員の命名) と 俵屋宗達の風神雷神図 をモチーフにしたロゴ ( 東大の榎戸輝揚氏作成) を
持っています。今のところ、理研と東大を中心とする4つの機関の11人のメンバーで構成されています。
さらに, 2008年には夏の雷や雷雲もターゲットとするために、東京大学宇宙線研究所の 乗鞍宇宙線観測所
にも装置を設置し、観測をしました。この研究は、科研費若手(B)(H19-H21, 研究代表者 土屋晴文) No. 19740167,
理研基礎特研研究費、東京大学宇宙線研究所共同利用研究費(H20, H21, 研究代表者 土屋晴文)などの予算を使用しています。
さらに理研基礎科学研究費(H17-H21, 研究代表者 牧島一夫)や科研費基盤(S)No.18104004(研究代表者 牧島一夫)からも
一部サポートを受けています。


研究成果

2016年口頭発表&ポスター発表

2016年論文

2015年口頭発表&ポスター発表

2015年論文

2014年口頭発表&ポスター発表

2014年論文

2013年口頭発表&ポスター発表

2013年論文

2012年口頭発表&ポスター発表

2012年論文

2011年口頭発表&ポスター発表

2011年論文

2010年口頭発表&ポスター発表

2010年論文

2009年口頭発表&ポスター発表

2009年論文

2008年口頭発表&ポスター発表

2008年論文

2007年口頭発表&ポスター発表

2007年論文

2006年口頭発表&ポスター発表

2006年論文

2005年口頭発表&ポスター発表

2005年論文


リンク

研究機関
東京大学宇宙線研究所
名古屋大学太陽地球環境研究所

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