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和田 有希*; 森本 健志*; Wu, T.*; Wang, D.*; 菊池 博史*; 中村 佳敬*; 吉川 英一*; 牛尾 知雄*; 土屋 晴文
Science Advances (Internet), 11(21), p.eads6906_1 - eads6906_10, 2025/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)Lightning discharges can produce transient gamma-ray emissions called terrestrial gamma-ray flashes (TGFs), which originates from electrons accelerated to relativistic energies in strong electric fields. However, it is not yet understood how lightning produces an enormous number of relativistic electrons in dense atmospheres. We present that, thanks to a ground-based observation with optical, radio frequency and high-energy measurements focused on television transmission towers in Kanazawa, Japan, a TGF and a cloud-to-ground discharge of 
kA occurred when a downward negative leader was colliding with an upward positive leader from the tower. Because the cloud-to-ground current followed the TGF by 30 
s, the TGF started when two leaders approached each other. Our results indicate that an immense number of electrons were produced and accelerated to relativistic energies in a strong and compact electric-field region between the two leaders.
和田 有希*; Wu, T.*; Wang, D.*; 榎戸 輝揚*; 中澤 知洋*; 森本 健志*; 中村 佳敬*; 篠田 太郎*; 土屋 晴文
Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 128(15), p.e2023JD038606_1 - e2023JD038606_9, 2023/08
被引用回数：3 パーセンタイル：33.98(Meteorology & Atmospheric Sciences)A gamma-ray glow, a minute-lasting burst of high-energy photons from a thundercloud, was detected by ground-based apparatus at Kanazawa University, Japan, in a winter thunderstorm on 18 December 2018. The gamma-ray glow was quenched by a lightning flash within a brief time window of 40 ms. The lightning flash produced several low-frequency (LF) E-change pulses that were temporally coincident withthe termination of the gamma-ray glow, and that were located within 0.5 km from the observation site by the Fast Antenna Lightning Mapping Array. The LF pulses had the same polarity as a positive cloud-to-ground current and a normal-polarity in-cloud current. Since this polarity is against the upward electric field for producing the gamma-ray glow (accelerating electrons to the ground), we infer that the glow was terminated by a normal-polarity in-cloud discharge activity between a middle negative layer and an upper positive layer.
鶴見 美和*; 榎戸 輝掲*; 一方井 祐子*; Wu, T.*; Wang, D.*; 篠田 太郎*; 中澤 知洋*; 辻 直樹*; Diniz, G.*; 片岡 淳*; et al.
Geophysical Research Letters, 50(13), p.e2023GL103612_1 - e2023GL103612_9, 2023/07
被引用回数：7 パーセンタイル：72.57(Geosciences, Multidisciplinary)Gamma-ray glows are observational evidence of relativistic electron acceleration due to the electric field in thunderclouds. However, it is yet to be understood whether such relativistic electrons contribute to the initiation of lightning discharges. To tackle this question, we started the citizen science "Thundercloud Project," where we map radiation measurements of glows from winter thunderclouds along Japan's sea coast area. We developed and deployed 58 compact gamma-ray monitors at the end of 2021. On 30 December 2021, five monitors simultaneously detected a glow with its radiation distribution horizontally extending for 2 km. The glow terminated coinciding with a lightning flash at 04:08:34 JST, which was recorded by the two radio-band lightning mapping systems, FALMA and DALMA. The initial discharges during the preliminary breakdown started above the glow, that is, in vicinity of the electron acceleration site. This result provides one example of possible connections between electron acceleration and lightning initiation.
久富 章平*; 中澤 知洋*; 和田 有希*; 辻 結菜*; 榎戸 輝揚*; 篠田 太郎*; 森本 健志*; 中村 佳敬*; 湯浅 孝行*; 土屋 晴文
Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 126(18), p.e2021JD034543_1 - e2021JD034543_12, 2021/09
被引用回数：20 パーセンタイル：76.50(Meteorology & Atmospheric Sciences)Around 17:00 on January 12, 2020 (UTC), radiation detectors installed at two locations with a 1.35 km separation in Kanazawa City, Japan, captured a total of four gamma-ray enhancements. The first pair was simultaneously observed at the two locations at 17:03 and were abruptly terminated by a lightning discharge. The remaining two enhancements were also nearly simultaneously observed 
3 min later, and one of them was also terminated by another lightning discharge. At the last termination, a downward terrestrial gamma-ray flash and a negative energetic in-cloud pulse were observed. Both pairs were associated with thundercloud cells. In the first pair, simultaneous detection in two locations 1.35 km apart suggests either a gamma-ray glow emerged in-between and time variability of its intensity were directly observed or there were two (or more) gamma-ray glows in the cell which reached the two detectors coincidentally. In the latter pair, the peak time in the downwind detector was 40 s later than that of the upwind detector. If the irradiation region moved with the cell, it would have taken 110 s. The discrepancy suggests either the glow moved 2.5 times faster than the cell or there were two (or more) glows in the cell. Also, the fact that the thunderstorm cell hosting the latter glows experienced the lightning discharge 3 min before suggests that the strong electric field in the cell can develop within a few minutes.
和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 中村 佳敬*; 森本 健志*; 佐藤 光輝*; 牛尾 知雄*; 中澤 知洋*; 湯浅 孝行*; 米徳 大輔*; 澤野 達也*; et al.
Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 125(4), p.e2019JD031730_1 - e2019JD031730_11, 2020/02
被引用回数：28 パーセンタイル：77.60(Meteorology & Atmospheric Sciences)During 2017-2018 winter operation of the Gamma-Ray Observation of Winter Thunderclouds experiment in Japan, two downward terrestrial gamma-ray flashes (TGFs) that triggered atmospheric photonuclear reactions were detected. They took place during winter thunderstorms on 5 December 2017 and 9 January 2018 at Kanazawa, Ishikawa Prefecture, Japan. Each event coincided with an intracloud/intercloud discharge, which had a negative-polarity peak current higher than 150 kA. Their radio waveforms in the low-frequency band are categorized as a distinct lightning type called energetic in-cloud pulse (EIP). Negative-polarity EIPs have been previously suggested to be highly associated with downward TGFs, and the present observations provide evidence of the correlation between them for the first time. Furthermore, both of the downward TGFs followed gamma-ray glows, minute-lasting high-energy emissions from thunderclouds. It is suggested that the negative EIPs took place with downward propagating negative leaders or upward positive ones developed in highly electrified regions responsible for the gamma-ray glows.
和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 中澤 知洋*; 古田 禄大; 湯浅 孝行*; 中村 佳敬*; 森本 健志*; 松元 崇弘*; 牧島 一夫*; 土屋 晴文
Physical Review Letters, 123(6), p.061103_1 - 061103_6, 2019/08
被引用回数：40 パーセンタイル：87.67(Physics, Multidisciplinary)During a winter thunderstorm on 2017 November 24, a strong burst of gamma-rays with energies up to 10 MeV was detected coincident with a lightning discharge, by scintillation detectors installed at Kashiwazaki-Kariwa Nuclear Power Plant at sea level in Japan. The burst had a sub-second duration, which is suggestive of photoneutron productions. The leading part of the burst was resolved into four intense gamma-ray bunches, each coincident with a low-frequency radio pulse. These bunches were separated by 0.7
1.5 ms, with a duration of 
1 ms each. Thus, the present burst may be considered as a "downward" terrestrial gamma-ray flash (TGF), which is analogous to up-going TGFs observed from space. Although the scintillation detectors were heavily saturated by these bunches, the total dose associated with them was successfully measured by ionization chambers, employed by nine monitoring posts surrounding the power plant. From this information and Monte Carlo simulations, the present downward TGF is suggested to have taken place at an altitude of 2500
500 m, involving 
avalanche electrons with energies above 1 MeV which is comparable to those in up-going TGFs.
和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 中村 佳敬*; 古田 禄大; 湯浅 孝行*; 中澤 知洋*; 森本 健志*; 佐藤 光輝*; 松元 崇弘*; 米徳 大輔*; et al.
Communications Physics (Internet), 2(1), p.67_1 - 67_9, 2019/06
被引用回数：60 パーセンタイル：92.54(Physics, Multidisciplinary)Two types of high-energy events have been detected from thunderstorms. One is "terrestrial gamma-ray flashes" (TGFs), sub-millisecond emissions coinciding with lightning discharges. The other is minute-lasting "gamma-ray glows". Although both phenomena are thought to originate from relativistic runaway electron avalanches in strong electric fields, the connection between them is not well understood. Here we report unequivocal simultaneous detection of a gamma-ray glow termination and a downward TGF, observed from the ground. During a winter thunderstorm in Japan on 9 January 2018, our detectors caught a gamma-ray glow, which moved for 
100 s with ambient wind, and then abruptly ceased with a lightning discharge. Simultaneously, the detectors observed photonuclear reactions triggered by a downward TGF, whose radio pulse was located within 1 km from where the glow ceased. It is suggested that the highly-electrified region producing the glow was related to the initiation of the downward TGF.
和田 有希*; Bowers, G. S.*; 榎戸 輝揚*; 鴨川 仁*; 中村 佳敬*; 森本 健志*; Smith, D.*; 古田 禄大*; 中澤 知洋*; 湯浅 孝行*; et al.
Geophysical Research Letters, 45(11), p.5700 - 5707, 2018/06
被引用回数：31 パーセンタイル：75.59(Geosciences, Multidisciplinary)An on-ground observation program for high energy atmospheric phenomena in winter thunderstorms along Japan Sea has been performed via lightning measurements of 
-ray radiation, atmospheric electric field and low-frequency radio band. On February 11, 2017, the radiation detectors recorded -ray emission lasting for 75 sec. The -ray spectrum extended up to 20 MeV and was reproduced by a cutoff power-law model with a photon index of 1.36
, being consistent with a Bremsstrahlung radiation from a thundercloud (as known as a -ray glow). Then the -ray glow was abruptly terminated with a nearby lightning discharge. The low-frequency radio monitors, installed 50 km away from Noto School, recorded intra/inter-cloud discharges spreading over 60km area with a 300 ms duration. The timing of the -ray termination coincided with the moment when a sequence of intra/inter-cloud discharges passed 0.7 km horizontally away from the radiation monitors. The atmospheric electric-field measurement presented that negative charge was located in the cloud base and not neutralized by the lightning discharge. This indicates that the -ray source was located at an higher region than the cloud base.
single-crystal substrates irradiated with electrons宮崎 尚*; 守本 純*; 戸田 耕司*; 小野田 忍; 大島 武
Japanese Journal of Applied Physics, 50(7), p.07HB07_1 - 07HB07_4, 2011/07
被引用回数：1 パーセンタイル：4.55(Physics, Applied)Electron irradiation effects on lithium niobate (LiNbO) single crystals have been investigated by photoacoustic spectroscopy (PAS), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and Raman scattering spectroscopy. As a result of PAS and FT-IR, it was found that the oxygen vacancies are generated in LiNbO by electron irradiation. The Raman signal intensity observed from as-sliced surface decreases with increasing electron fluence, although the signal intensity observed from mirror-polished surface is not changed. The differences in these results are related to surface composition. Therefore the control of the composition is the most important to avoid the effects of electron irradiation to LiNbO.
阿部 浩之; 青根 茂雄*; 森本 亮*; 内田 裕久*; 大島 武
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 36(1), p.133 - 135, 2011/03
これまでに、パラジウム(水素吸蔵材料)について、重イオン照射により欠陥導入させることで表面構造が乱れ、それにより表面改質効果が生じ、水素吸蔵能向上が見込まれることを見いだしている。本研究ではその表面状態についてさらに詳細な知見を得るため、表面仕事関数測定により電子状態を調べ、初期水素吸蔵反応速度との相関関係を調べた。照射イオンはNイオン,Crイオン,Agイオン,Xeイオン照射を実施し、ドーズ量は10
10
cm
とした。水素吸蔵反応速度測定により、イオン照射したPdは未照射Pdに比べ反応速度が310倍速くなることを確認し、仕事関数測定ではイオン照射のドーズ量の増加に伴い、仕事関数値が負側へシフトすることが判明した。これより、イオン照射により表面構造が乱され、表面電子状態が不安定になった結果、水素原子が取り込まれやすい状態となり、初期水素吸蔵反応速度が速くなったと結論できる。
宮崎 尚*; 守本 純*; 戸田 耕司*; 小野田 忍; 大島 武
Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.226 - 229, 2010/10
LiNO has several advantages for opto-electronic and acousto-optic applications including waveguides, modulators, second harmonic generators and surface acoustic wave (SAW) devices. In this study, we characterized the defects in electron irradiated LiNbO single crystal substrates using Raman. The Raman peak of symmetrical O-Nb-O bending mode drastically decreased with increasing electron irradiation. It is thought that the electron irradiation gives the biggest influence on the Nb-O bond.
米田 安宏; 田村 和久; 阿部 浩之; 大島 武; 森本 亮*; 内田 裕久*; 水木 純一郎
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 33(4), p.1053 - 1056, 2008/12
水素吸蔵合金であるパラジウムの特性を改変するためにN
イオン照射を行い、エッチングなどによる表面改変に比べ大幅に改善されることがわかった。このしくみを理解するために表面構造を電子顕微鏡で、またミクロスコピックな構造を放射光X線を用いて調べた。Nイオンはパラジウム金属中に留まることはないため、イオン照射時に生じる格子欠陥が水素吸蔵過程に変化をもたらしていると考えられる。SEM観察からは金属パラジウムの表面自体は照射前から圧延時の痕跡が見られ、照射による表面積の拡大が水素吸蔵に影響を与えているとは考えられない。したがって、X線によって明らかとなった格子欠陥によるミクロ構造の変化が本質的に水素吸蔵量と関係していると考えられる。
萩原 健司*; 南出 賢司*; 名合 牧人*; 小川 弘之*; 宇山 幹紀*; 木須 芳男*; 森本 勤*; 工藤 元; 津坂 仁和
no journal, ,
北海道天塩郡幌延町において建設を進めている地下研究施設の立坑では、発破掘削を採用している影響により発生したと考えられる地山の割れ目(以下、掘削性割れ目という)が壁面観察時に多く確認されている。これらの掘削性割れ目は、覆工コンクリートの変位を誘発し、圧縮応力の増加が懸念されるため、対策として先受けボルト工を行い、掘削性割れ目を抑制することができた。
南出 賢司*; 萩原 健司*; 名合 牧人*; 小川 弘之*; 宇山 幹紀*; 木須 芳男*; 森本 勤*; 矢吹 義生*; 工藤 元; 稲垣 大介; et al.
no journal, ,
北海道天塩郡幌延町において建設を進めている幌延地下研究施設の立坑において、覆工コンクリートの東西方向にひび割れが発生する事象が確認されている。本発表はその覆工コンクリートのひび割れの発生メカニズムを分析した結果とこれまでに行ったひび割れ抑制対策について報告するものである。
南出 賢司*; 工藤 元; 津坂 仁和; 萩原 健司*; 小川 弘之*; 森本 勤*; 矢吹 義生*; 名合 牧人*
no journal, ,
幌延深地層研究計画において、地下施設施工時には切羽・壁面の地質観察および3Dスキャナーによる壁面形状測定を行い、地質情報と壁面形状の関係の整理を行っている。また、調査ボーリングやグラウト工事の情報を3次元化した地質情報管理システムに反映し、地下施設近傍における断層等の可視化を行っている。これらの情報を用いた結果、立坑掘削時の壁面崩落の傾向を把握でき、その対策を行うことにより壁面崩落を抑制することが可能となった。また、地下施設施工時に多量の湧水や地山崩落等が発生する可能性が高い箇所を、3次元的に適切に把握することにより、地質構造に対してより正確な事前対策を行うことが可能となった。
Es region by Coulomb excitation -ray spectroscopy柳原 陸斗; 井手口 栄治*; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 廣瀬 健太郎; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 佐藤 哲也; et al.
no journal, ,
What is the limit of high Z nucleus, where is the island of stability, is one of the focus of nuclearphysics. Key ingredient to stabilize nucleus in this super-heavy region is shell structure and Z=114,120, N=184 are predicted to be new magic numbers. However, it is not easy to produce such nucleus and study the shell structure. In order to access such shell structure, we are focusing on the deformed nucleus of the heavy mass region including Es isotopes. By studying the excited states, spin and parity, and deformation, we will be able to access the single-particle orbital which is supposed to generate new shell structure at Z=114, 120, N=184 and try to investigate nuclear shell structure in the super-heavy mass region. Coulomb excitation experiment at the Tokai Tandem Accelerator Laboratory of JAEA is planned to measure B(E2) values of low-lying states in Es and to deduce the deformation. Unknown high-lying states of Es will be also investigated for further understanding of nuclear structure in this region. We obtained Es via an international collaboration with ORNL. CAGRA will be used to measure the rays from Es. Experimental plan and preparation progress will be presented.
阿部 浩之; 森本 亮*; 内田 裕久*; 大島 武
no journal, ,
われわれはこれまでに、水素吸蔵材料(Pd)について、イオン照射により欠陥導入させることで表面が改質し、水素吸蔵能の向上が見込まれることを見いだしている。本研究では、表面状態に関する知見を得るため、仕事関数測定により表面の電子状態を調べた。イオン照射Pdの水素吸蔵効果を仕事関数測定と水素吸蔵測定,表面欠陥状態と水素吸蔵能の相関について調べた。Nイオン,Crイオン,Agイオン照射(エネルギー:keV級,MeV級,ドーズ量:10-10cm)を行ったPdの水素吸蔵初期反応速度を調べたところ、未照射Pdに比べ速くなることを確認した。また仕事関数測定では、エネルギー,ドーズ量の増加に伴い、仕事関数値が負側へシフトしていくことが判明した。このことは、イオン照射により表面電子状態が不安定になったことを意味しており、その結果、電子交換が容易になり、水素原子が取り込みやすくなったため、水素吸蔵初期反応速度が向上したと考えられる。
阿部 浩之; 森本 亮*; 青根 茂雄*; 内田 裕久*; 大島 武
no journal, ,
水素吸放出可能な単体金属材料として、パラジウム(Pd)がよく知られている。材料の水素吸蔵能高機能化や水素吸蔵反応についてのメカニズム解明(モデル化)につながるデータ取得のために、材料改質に有効な手法であるイオン照射を行った。照射によるPdの欠陥形成過程や表面活性について、水素吸蔵初期反応速度測定やPd表面における仕事関数測定により評価を行った。その結果、照射によってPd表面を活性状態にさせることで、未照射Pdに比べ数倍高い水素化速度を示すことがわかった。また仕事関数に関しては、照射量の増加に伴い未照射Pdよりも低い値になることが見いだされた。このことにより、アルカリ溶液中での水素吸蔵実験では、アルカリ単原子がPd表面上に吸着することで、仕事関数の減少が生じ、それにより水分子とPd表面上での電子交換が早まり、結果としてH
Oの解離反応が促進され、水素吸蔵初期反応速度が向上したと推測される。
阿部 浩之; 森本 亮*; 青根 茂雄*; 内田 裕久*; 大島 武
no journal, ,
パラジウム(Pd)にイオン照射を行い欠陥を導入することで、表面改質が生じ、水素吸蔵能力が向上することを見いだした。さらに、表面状態の理解のために仕事関数測定を行った。イオン照射はCrイオンを用い、エネルギー350keV,ドーズ量10-10cmの範囲で行った。水素吸蔵初期反応速度を調べたところ、照射により未照射に比べ、最大で5倍吸蔵初期反応が早まることが判明した。その際の仕事関数の変化を求めたところ未照射Pdを基準として、負方向に約0.11eVシフトすることが見いだされた。ドーズ量の増加によりこの値はさらに負側にシフトした。仕事関数値が負側にシフトすることは、実験装置内の水溶液中での電子交換が容易になることを意味し、このことにより水素原子が取り込みやすくなり、結果として吸蔵初期反応が向上したと推測される。
鳥居 建男; 城戸 寛子*; 横山 直美*; 黒澤 直弘*; 秋田 学*; 中村 佳敬*; 森本 健志*; 牛尾 知雄*; 河崎 善一郎*
no journal, ,
世界有数の雷多発地帯であるオーストラリア北部において、大気中放射性物質のラドンが雷活動に与える影響を評価するために、地域気象モデルと物質輸送モデルを元にラドンの広域拡散モデルを構築し、大気中ラドンの移流拡散解析を行うとともに、乾季から雨季への移行時の同地域でのラドン濃度の測定結果と比較した。
