世界首创的研究揭示了闪电火花如何产生伽马射线闪光

就在那一刻，两股电流猛烈撞击在一起，形成一个闪电Bolt 已被捕获，首次揭示了此过程在生成强大的伽马射线就在地球上。

这一观察证实了这样一个假设，即与闪电相关的地面伽马射线闪光 （TGF） 是强大的电场将电子加速到接近光速的结果。

在日本石川县金泽市进行的观测中，由大阪大学物理学家 Yuuki Wada 领导的研究团队使用尖端的多传感器装置以慢动作捕捉多个波长的碰撞闪电。

“研究极端过程（例如源自闪电的 TGF）的能力使我们能够更好地了解地球大气中发生的高能过程，”Wada 解释道.

尽管云对地闪电形成速度快，它不是瞬间的，需要 Lightning Leader 清理一条路径。空气的导电性不强，但风暴活动导致大气中电荷的积累可以产生一个电离的空气通道，电流可以沿着该通道流动。这是一个闪电领导者，他们可以从云层中向下出现，也可以从地面向上出现。

TGF 被认为是电子在雷暴产生的强电场中加速到近光速的结果。这些级联被称为相对论失控电子雪崩，它们被广泛接受为 TGF 的解释。

当电子突然减速，因与大气中的原子核碰撞而偏转时，能量损失表现为伽马射线——一种称为轫致辐射.

研究人员建立了一个地面设备来监测无线电、光学和高能波长的闪电，能够捕捉到微秒级时间尺度上的细节。

有趣的是，他们的结果表明 TGF 和闪电不是同时发生的;相反，TGF 发生以前闪电。但我们谈论的是绝对微小的时间增量;在我们看来，这绝对是同时发生的。只有拥有最先进的设备，我们才能看到现实。

该团队观察到两个闪电领导者，一个带负电并从雷云中划过到地面电视广播塔，另一个带正电并从塔中蜿蜒向上。

就在两个电荷相反的领导人相遇之前，他们之间出现了一个高度集中的电场，其中电子被加速到相对论速度。

第一个伽马射线光子在领先光子相撞前仅用了 31 微秒（百万分之 31 秒）就被检测到。完整的 TGF 爆发一直持续到 20 微秒后，领导者相遇形成雷击。

这是科学家们首次观察和记录这一过程，为了解雷暴如何产生足够的能量来产生伽马辐射（电磁波谱中能量最高的光形式）提供了新的、非常详细的见解。

“在这里进行的多传感器观测是世界首创，”物理学家土屋春文说日本原子能机构。“尽管仍然存在一些谜团，但这项技术使我们更接近于理解这些迷人的辐射爆发的机制。”

该研究已发表在科学进展.

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