大阪大学领导的一项新研究报告称，多传感器探测到了两条闪电路径碰撞期间发生的强烈伽马射线闪光。闪电一直以来都激发着人类的好奇心，它有力地提醒着我们大自然的强度和不可预测性。虽然研究闪电面临诸多挑战，但最近的科学进步显著提升了我们对这一剧烈自然现象的理解。

在最近发表在《科学进展》上的一项研究中，大阪大学的研究人员报告了首次观察到与闪电放电同步发生的强辐射爆发，称为陆地伽马射线闪光（TGF）。

该研究的主要作者 Yuuki Wada 解释道：“研究源自闪电的 TGF 等极端过程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。”

科学家们此前曾假设，地面伽马射线闪光（TGF）是在闪电放电过程中电子加速到极高速度时产生的。然而，由于TGF仅持续几十微秒，因此验证这一理论一直很困难。

一条向上的正先导，产生了向下的地面伽马射线闪光，从一座电视广播塔延伸而出。图片来源：Yuuki Wada

在这项研究中，研究人员使用了最先进的多传感器系统，在石川县金泽市雷暴期间观测TGF。该系统包括探测光信号、射频发射和高能辐射的仪器。

观测到两条放电路径，一条从雷雨云下降至地面输电塔，另一条则沿相反方向上升。研究人员发现，在两条放电路径交汇之前，发生了一次TGF，产生了一个高度集中的电场，将空气中的电子加速到接近光速。

第一个TGF光子在放电路径碰撞前31微秒被观测到，在它们相遇形成雷击后，完整的爆发持续了20微秒。由于雷击先导的碰撞，产生了-56kA的放电。

先导碰撞引起的地面下行伽马射线闪光示意图。图片来源：Yuuki Wada

这项观测为闪电如何产生足够的能量来产生伽马射线这一长期未解之谜提供了关键数据——这种现象通常与超新星或黑洞喷流等外太空事件有关。这项研究还支持了关于闪电先导动力学以及热失控或相对论反馈在这些极端爆发中的潜在作用的新兴理论。

“这里进行的多传感器观测是世界首创；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，”资深作者 Harufumi Tsuchiya 说。

这项研究不仅提供了对闪电内部运作方式的难得一见的了解，而且还提供了宝贵的数据，可用于提高易受高能大气现象影响的结构的安全性和弹性。

编译自/ScitechDaily