최근, 번개와 뇌운은 자연계에서 천연 가속기로 작용하여 전자를 광속 가까이까지 가속할 수 있는 것으로 지적되고 있다.최근에는 가속된 전자가 대기분자에 충돌하여 방출되는 고에너지 감마선을 관측할 수 있게 되어 뇌운의 통과에 따라 감마선이 몇 분간 지상에 쏟아지는 현상 '롱 버스트'가 발견 했다.한편, '롱 버스트'와는 별도로 1초 이하의 단시간에 강력한 감마선이 도래하는 '쇼트 버스트'라는 수수께끼의 돌발현상도 발견되었지만, 자세한 것은 알지 못했다.

　본 연구에서는 지상에 설치한 방사선 검출기로, 2017년 2월 6일에 니가타현 카시와사키시에서 발생한 낙뢰와 동시에 강렬한 감마선의 버스트 방사를 검출했다(쇼트 버스트).또한 35초 정도 늦게, 천둥을 일으킨 구름이 검출기의 상공을 통과했을 때, 양전자(전자의 반물질)로부터의 대소멸 감마선을 검출했다.

　발표에 의하면, 쇼트 버스트는, 번개에 수반하는 감마선이 대기 중의 질소와 광핵 반응을 일으켜, 그 결과 생긴 중성자가 대기중이나 지표의 원자핵에 흡수됨으로써 방사된 감마선이라고 한다 .그리고 35초 늦게 검출된 대소멸 감마선은 마찬가지로 광핵반응으로 생성된 질소의 방사성동위원소가 서서히 베타플러스 붕괴되어 그때 방출된 양전자가 대기중의 전자와 대소멸 하는 것으로 방사된 감마선이라고 한다.

　즉, 검출된 쇼트 버스트와 대소멸 감마선은 번개에 의한 광핵 반응의 명확한 증거라고 할 수 있다.이에 따라 향후 번개 연구에 '원자핵'의 시점이 생겨 양전자나 중성자에 의한 관측 수법의 개척이 기대되고 있다.

논문 정보:【Nature】Photonuclear reactions triggered by lightning discharge