雷雨云加速器

从1994年起，人造卫星、飞船和安装在地面的探测器都能从雷雨云中收集到γ射线，它们辐射的时间可保持几毫秒到几分钟，似乎只有最短的辐射是与雷雨云发生闪电有关，科学家们一直认为，γ射线能在雷雨云的强电场下由接近光速的电子产生，因为此时的高速电子撞击大气分子后会使其速度慢化，从而辐射出γ射线，这就是物理上定义的轫致辐射，为了说明大量高速电子的出现，理论学家们假定初始的高速电子来源于宇宙线，它们在与大气分子碰撞中产生出一批电子，新释放出的电子再去碰撞分子，这样就形成了一个“逃逸”电子的雪崩过程，这个理论模型可以与瞬间的闪电过程相符合，但却无法解释时间比较长的γ射线辐射。

为了能获取新的数据来深入探讨这个问题，日本Riken科学研究所的H.Tsuchiya教授和他的同事们安置了一批设备去测量从雷雨云中辐射出的电子与光子，其中主要是一组碘化钠闪烁器，它可以接收从1万电子伏特到1200万电子伏特能量范尉内的高速入射粒子，闪烁器对500万及更高电子伏特的电子尤为敏感，因为这些高速电子可以在大气层内自由飞行几百米以上这批闪烁器均安置于海拔为2770m的Norikura天文台内，因为那里经常会发生低层的雷雨云。

2008年9月28日的暴风雨夜晚，闪烁器收集到长达90s的辐射粒子流，当时并没有发生闪电，计算机模拟显示，所接收到的γ射线可能来自于闪烁器上方90m的距离，因为发射源的距离是如此短，所以雷雨云区域内的电子在获得加速后能逃逸飞行到接收器内，这些高速电子能量值的范围可扩展到2000万电子伏特左右，这与理论上逃逸电子模型的能量估算值比较相符。

从电子计数可推测出雷雨云加速器的长度约有200m，这个长度要比理论上由逃逸电子模型所预计的长度短一些，在美同新墨西哥洲Sante Fe研究所工作的R.Roussel-Dupre教授(他是参与此项研究的科学顾问)认为，应该对与雷雨云有关的逃逸电子模型从理论上进行探讨，特别是对雷雨云加速器的大小与规模进行一些修正，这样才能解释实验上观察到的长时间辐射粒子流和用气球探测到的雷雨云内并不很强的电场。

(云中客摘自Physical Review Letters，26 June 2009)