雷放電からの強烈なガンマ線放射

Question

X線とガンマ線の違いは何ですか？
γ（ガンマ）線とＸ（エックス）線は電磁波の仲間です。 γ線が原子核から放出さ れるのに対し、Ｘ線は原子核の外側で発生する電磁波です。 Ｘ線のうち、電子が軌道 間を移動したときに放出されるものを、特性Ｘ線と呼びます。 電磁波とは、電界（電場）と磁界（磁場）が相互に作用しながら空間を伝播する波 のことです。

らしいです。


また「地球ガンマ線フラッシュ」云々は、雷雲の中で電子が高エネルギーまで加速されている証拠です。

らしいです。

ということは、「地球ガンマ線フラッシュ」ではなく「地球X線フラッシュ」ではないでしょうか？




https://www.kmi.nagoya-u.ac.jp/blog/2019/09/06/2605/

yhr2 · Accepted Answer

No.11 です。「お礼」に書かれたことについて。

＞制動放射線なら、ガンマ線グローではなくX線グローでは？思われませんか？

単に、「雷の電場で加速された電子による制動Ｘ線」だけによるものなら、そうでしょうね。

ただし、「それだけではなさそう」ということで、「ガンマ線グロー」「ガンマ線バースト」「ガンマ線フラッシュ」などと呼ばれて研究対象となっているのでは？

下記の同じ阪大の著者による資料では
http://onsa.g.dgdg.jp/sy31-3.pdf

「なおガンマ線グローの光子は制動放射と考えられており、一般的にはガンマ線ではなく X 線と呼ばれるべきである。一方で宇宙物理学や高エネルギー大気物理学など一部の分野では光子の発生メカニズムを特定することが難しいことから、およそ0.1 keV から 100 keV の光子を X 線、100 keV 以上の光子をガンマ線と呼ぶことが多い。ガンマ線グローや後述の地球ガンマ線フラッシュもこの慣習に基づいて名付けられている。」

とあります。
要するに、発生メカニズムが不明確な場合には、「ガンマ線」とも「Ｘ線」とも特定できないので、そのような場合には便宜的に「波長（振動数）」で区分して呼ぶこともあるようで、「ガンマ線バースト」「ガンマ線グロー」も「発生メカニズムが不明」ということでそう呼ばれているようです。

なお、「ガンマ線バースト」「ガンマ線フラッシュ」には、付随して中性子も検出されることがあるようなので、「窒素原子核や酸素原子核との光核反応」と呼ばれる「高エネルギーの光による核反応」の可能性もあり、その現象を「地球ガンマ線フラッシュ（Terrestrial Gamma-ray Flash: TGF）」と呼び、研究者がいろいろ研究しているようです。

つまり「地球ガンマ線フラッシュ」は、「そのメカニズムで発生しているのであれば、明らかにガンマ線である」ということでそう呼んでいるようです。

finalbento · Answer

「専門が物理や電気なら、ご存じない方も多いかもしれません」と言う事はやはり「ガンマ線=X線」と言う解釈は放射線技術者のものであって、物理学等の自然科学分野では「ガンマ線≠X線」と言う認識は間違っていなかったようですね。

地球ガンマ線フラッシュなる用語は初めて見たのですが、少し調べた限りではその用語を用いているのは東大の理学部ないし理学研究科や名大の素粒子宇宙起源研究所等自然科学関係の組織のようでした。また一緒に出て来た「ガンマ線バースト」と言う用語についてウィキペディアでは「天文学の分野で知られている中で最も光度の高い物理現象である」「ガンマ線バーストではガンマ線が数秒から数時間にわたって閃光のように放出され、そのあとX線の残光が数日間見られる」とありました。ガンマ線バーストの記述は明らかに「ガンマ線≠X線」と言う認識で書かれているわけですから、本題の質問の「地球ガンマ線フラッシュではなく地球X線フラッシュではないでしょうか」については「自然科学の分野では『ガンマ線≠X線』なので言い換えは不可」と言う事になりそうな気がします。

cf:「分野が変われば言葉の意味が変わる」と言うのは科学技術関連でもあり得る事です。例えば「重力」と言う言葉は物理学では万有引力と同義ですが、地球科学では「万有引力と遠心力との合力(≠万有引力)」となっています。なので「自然科学関連と放射線技術者関連とでは『ガンマ線』『X線』の意味が違う」と言うのもあり得ない事ではないと思います。

finalbento · Answer

お礼コメントに対してですが、やはり「定義が新しくなっている」と言う事ですね。とは言え前述のように四十年前どころか現在も「新しい定義」が物理学の本だけでなく辞書にも書かれていない(ものもある?)ようなので、ひょっとしたら「新しい定義」は放射線関連の分野以外にはまだ浸透していないのかもしれません。

(それこそ「知らんけど」と言う話ですが)

cf:私は今回の質問を見て初めて「ガンマ線とX線自体に違いはない(波長等は同じ)」と言う解釈を知りました。もちろん四十年程前に読んだ本でもそう言った記述を見た事はありませんでした。

yhr2 · Answer

No.6&8 です。

ここで回答者同士の議論をするつもりはありませんが、少なくとも

「ガンマ線」は、原子核の「ガンマ崩壊」によって放出される電磁波のこと

をいい、特定の振動数の電磁波なら何でも「ガンマ線と呼ぶ」というようなものではないはずです。
「X線」についても同様。

finalbento · Answer

回答を一部訂正。ネットで見ただけですが、サイトによっては「ガンマ線とX線の違いは発生源によるもの(波長は全く同じ)」と言ったものもありましたね。なので「ひょっとしたら」と言うだけですが、現在ではガンマ線やX線の定義が昔とは変わっているのかもしれません。

とは言うものの辞書サイトでの説明は私が書いていた「従来の定義」のままになっているので、新しく回答された「ガンマ線とX線は同じもの(出どころが違うだけ)」と言う「新しい定義」が本当に一般的なものになっているのか、現時点ではまだ確認できていません。

finalbento · Answer

お礼コメントについてですが、私がずっと書いている「ガンマ線とX線の違いは波長ないし振動数によるもの」と言うのはもちろん日本の本によるものです。少なくとも私が子供の頃からずっと読んでいた物理学関係の記述では「波長による違い」と言ったものしか見た事がありませんし、実際先に引用した辞書サイトの記事でも同様の記述だったわけですし。

なお今回引用されたHPの記述を見ましたが「波長の違いではない」とも「同じ電磁波」とも書かれていませんでした。なので私がずっと書いて来た回答が間違っている事にはならないはずですし、少なくとも物理学の世界ではガンマ線とX線の違いは「波長によるもの」と言い切って差し支えないと思います。

PS:「物理学の世界では」と言った書き方を度々用いましたが、科学用語であっても重力のように「分野が違うと意味も変わる」と言う場合があります。なので「ひょっとしたら」と言うだけですが、物理学の分野と放射線(医療?)の分野では着目する点が違うのかもと思いました。

(それこそ「知らんけど」と言う話ですが)

yhr2 · Answer

No.6 です。

う～ん、#7 finalbento さんがどこでその知識を得たのかよく分かりませんが、放射線の分野では #6 のように区別するのが常識です。
たとえば、下記サイトなど：
↓
（環境省）
https://www.env.go.jp/chemi/rhm/h29kisoshiryo/h29kiso-01-03-03.html
冒頭の「電離放射線の種類」に
・ガンマ線：原子核から放出
・エックス線：原子核の外で発生
と明記されています。

下記の p-11 など。
「エネルギーが同じであれば、X線とγ線は同じもので、区別がつかない」と書かれています。
（高エネルギー加速器研究機構）
https://rcwww.kek.jp/egsconf/2008-related/hachinohe/radiation.pdf

その他
（エックス線作業主任者　講習会・通信講座）
https://www.x-goukaku.com/exam/0030.html

（東芝電力放射線テクノサービス：放射線検出器のメーカー）
https://www.t-rs.co.jp/t-rs/column/column01-04.htm

finalbento · Answer

「おかしな回答」が来たみたいなので再度。

ガンマ線とX線は「同じ電磁波」ではありません。度々書いたように波長(&振動数)の違いによる電磁波の分類です。今まで読んだ理科や物理の本のどれにもそう言った説明が載っていました。発生源は別なのでしょうが、以前の回答に書いたようにそれは「ガンマ線とX線の本質的な違い」ではありません。

ちなみに改めて辞書サイトを調べてみたら、ガンマ線の項目には「放射性元素のγ崩壊で放出される、波長が10^(-11)メートル以下の電磁波。X線より透過力が大きく、電離作用は小さい」とありました。一方X線の項目には「電磁波のうち、波長は紫外線より短く、γ(ガンマ)線より長いもので、100〜0.01オングストローム程度」とありました。私達が書いていたように「波長が違う」と言う旨はっきり書いていましたし、また透過力も違うようですから「ガンマ線とX線は同じ電磁波(出どころが違うだけ)」と言う事は絶対あり得ません。

yhr2 · Answer

ガンマ線とＸ線は、同じ電磁波であり、「振動数」や「波長」の違いではありません。

ガンマ線は、原子核から発する電磁波です。原子核の余剰エネルギーが電磁波の形で放出されたものです。

それに対して、Ｘ線は原子の軌道電子が発する電磁波です。軌道電子が「励起状態」から「より低いエネルギー準位」あるいは「基底状態」に移るときに、その差分のエネルギーが電磁波の形で放出されたものです。
ガンマ線は「自然界に存在するガンマ線を発する放射性元素」を持ってくるか、「加速器」などの大掛かりな装置がないと作り出せませんが、Ｘ線は人工的に発生させることが可能です。
医療用のＸ線発生装置では、陰極から飛び出した電子を陽極との電位差で加速し、それが陽極（タングステン、モリブデンなど）の原子核によってブレーキをかけられたときに放出する「制動Ｘ線」と、陽極の原子の軌道電子に衝突して跳ね飛ばし、そこに「より外側」の電子が落ち込むときに放出する「特性Ｘ線」との2種類のＸ線を発生します。
電源を切ればＸ線の発生は止まります。
↓
https://www.env.go.jp/chemi/rhm/h29kisoshiryo/h29kiso-01-03-04.html

上記のように、同じ電磁波でも、原子核由来のものを「ガンマ線」、軌道電子由来のものを「Ｘ線」と呼ぶのです。
「Ｘ線」は「人工の放射線」といってもよいです。

finalbento · Answer

ウィキペディア情報ですが、ガンマ線バーストの発生機構について定説的なものはまだ現れていないようです。なのでガンマ線バーストどこから出て来るのかはまだ分かっていない事になります。「ガンマ線バースト」と言う名前自体には「どこから出て来たものか」と言う情報は一切含まれていないわけですし。

雷放電からの強烈なガンマ線放射

No.11 です。

お礼コメントに対してですが、やはり「定義が新しくなっている」と言う事ですね。

No.6&8 です。

回答を一部訂正。

お礼コメントについてですが、私がずっと書いている「ガンマ線とX線の違いは波長ないし振動数によるもの」と言うのはもちろん日本の本によるものです。

No.6 です。

「おかしな回答」が来たみたいなので再度。

ガンマ線とＸ線は、同じ電磁波であり、「振動数」や「波長」の違いではありません。

ウィキペディア情報ですが、ガンマ線バーストの発生機構について定説的なものはまだ現れていないようです。

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