太陽フレア中性子による粒子加速の研究

• Project/Area Number: 11203204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Chubu University (2002-2004); Nagoya University (1999-2001)
• Principal Investigator: 柴田 祥一 (2002-2004) 中部大学, 工学部, 助教授 (20267909); 村木 綏 (1999-2001) 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (70013430)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宗像 義教 中部大学, 工学部, 助教授 (90131169) ; 龍岡 亮二 中部大学, 経営情報学部, 教授 (60227098) ; 松原 豊 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教授 (80202323) ; 増田 智 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教授 (10262916) ; さこ 隆志 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助手 (90324368) ; 阿部 文雄 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教授 (80184224) ; 増田 公明 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教授 (40173744) ; 境 孝祐 日本大学, 生産工学部, 教授 (90059501) ; 柴田 祥一 中部大学, 工学部, 助教授 (20267909) ; 藤本 和彦 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教授 (10022617)
• Project Period (FY): 1999 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥10,600,000 (Direct Cost: ¥10,600,000); Fiscal Year 2004: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2003: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2002: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2001: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2000: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 1999: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 粒子加速 / 宇宙線源 / 中性子 / 太陽フレア / 国際観測網 / 太陽 / 太陽中性子望遠鏡 / 宇宙線物理学 / 宇宙線 / 太陽物理学 / 雷雲中での加速 / 太陽中性子 / 高エネルギー天文学 / 中性子の検出効率 / He3カウンター / チベット / 中性子の大気中での大角度散乱効果 / 電子とイオンの加速時間の情報 / チベット高原 / イオン加速機構

Research Abstract

本研究は,太陽の表面で起きる爆発的現象(太陽フレア)に伴って生じる高エネルギー中性子を観測することにより,フレア時に粒子,特に陽子やイオンが高いエネルギーにまで加速されるメカニズムを解明することを目的とする.ただし,観測対象の中性子は,太陽地球間の磁場の影響を受けることなく,直接地球に加速時の貴重な情報をもたらすという特徴を持つが,間接生成物であるという点で観測が難しい.そこで我々は,独自に開発した太陽中性子望遠鏡を,太陽をできる限り長い時間観測するため様々な経度で,さらに,大気による中性子の減衰をできる限り減らすため空気の薄い高山に設置すべく努力し,本研究の中心地であるチベットや国内(乗鞍)をはじめとする太陽中性子国際観測網を築いてきた.
今年度は,特にボリビア・チャカルタヤで稼働している観測装置のデータ収集システムを新たに開発されたものと置き換えた.この新しいシステムは順調に作動している.
現在,同じデータ収集システムを,メキシコ・シェラネグラで稼働している観測装置に対しても導入すべく準備中である.
太陽活動は,現在極小期へ向かっているが,それ以前の活動が激しかった期間に太陽中性子国際観測網によって得られたデータに関し,現在鋭意解析中であり,太陽中性子の検出を示唆するイベントが複数見つかっている.その中でも,今太陽活動期に起こった特に大きな太陽フレアのうち,2000年11月24日,2001年8月25日,2003年10月28日,2003年11月2日と2003年11月4日の5つのフレアについては太陽中性子が観測されており,解析によって高いエネルギーの中性子はγ線が発生した時刻に同時に生成されていることが明らかになった.また,タイムプロファイルと発生時刻とから太陽フレア時に加速されたイオンのスペクトルを求めることができた.これらは,名古屋大学太陽地球環境研究所の渡辺の博士学位論文としてまとめられた.

Research Products

• [Journal Article] Solar neutron events that have been found in solar cycle 23 (2005)
  • Author(s): Y.Muraki et al.
  • Journal Title: Proc. 19th European Cosmic Ray Physics (印刷中)
• [Journal Article] Cosmic ray from the Sun (2005)
  • Author(s): Y.Matsubara
  • Journal Title: Proc. first school of cosmic rays and astrophysics (印刷中)
• [Journal Article] A data taking system with low power consumption for cosmic ray research (2004)
  • Author(s): Y.Muraki et al.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Method in Physics Research A530 Pages: 367-367
• [Journal Article] An imploved solar neutron telescope installed at a very high altitude in Mexico (2004)
  • Author(s): J.F.Valdes-Galicia et al.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Method in Physics Research A535 Pages: 656-656
• [Publications] K.Watanabe et al.: "Solar Neutron Event in Association with a Large Solar Flare on 2000 November 24"Astrophys.J.. 592. 590-596 (2003)
• [Publications] T.Sako et al.: "Solar Neutron Event in Association with the 24 September 2001 Flare"Proc.28th Int.Cosmic Ray Conf.. 6. 3175-3178 (2003)
• [Publications] K.Watanabe et al.: "Solar Neutron Event in Association with a Large Solar Flare on August 25, 2001"Proc.28th Int.Cosmic Ray Conf.. 6. 3179-3182 (2003)
• [Publications] J.F.Valdes-Galicia et al.: "A New Solar Neutron Telescope in Mexico"Proc.28th Int.Cosmic Ray Conf.. 6. 3433-3436 (2003)
• [Publications] T.Sako et al.: "Super Solar Neutron Telescope for the Next Solar Maximum"Proc.28th Int.Cosmic Ray Conf.. 6. 3437-3440 (2003)
• [Publications] A.Chilingarian et al.: "A New Solar Neutron Telescope at Mt.Aragats"Proc.28th Int.Cosmic Ray Conf.. 6. 3445-3448 (2003)
• [Publications] T.Sako et al.: "Application of CPLD for the Mexico Solar Neutron Telescope"Proc.28th Int.Cosmic Ray Conf.. 6. 3449-3452 (2003)
• [Publications] Y.Muraki et al.: "Acceleation below Thunder Clouds at Mount Norikura"Proc.28th Int.Cosmic Ray Conf.. 6. 4177-4180 (2003)
• [Publications] S.Masuda et al.: "Hard X-ray Footpoint Motion and Acceleration Mechanism"Adv.Space Res.. 32. 2455-2458 (2003)
• [Publications] Y.Kamide et al.: "The Geospace Environment Data Analysis System"Adv.Space Res.. 31. 807-812 (2003)
• [Publications] H.Shirai et al.: "Near Real-Time Calculation of Ionospheric Electric Field and Currents using GEDAS"Chin.J.Astron.Astrophys.. 3. 375-380 (2003)
• [Publications] S.Shibata et al.: "Detection efficiency of a neutron monitor calibrated by an accelerator"Nucl. Inst. Meth.. A463. 316-320 (2001)
• [Publications] T.Koi et al.: "Attenuation of neutrons in the atmosphere and a thick carbon target"Nucl. Inst. Meth.. A469. 63-69 (2001)
• [Publications] H.Tsuchiya et al.: "Detection efficiency of a new type solar neutron detector calibrated acceleraor"Nucl. Inst. Meth.. A463. 183-193 (2001)
• [Publications] H.Tsuchiya et al.: "Observation of neutrons in association with solar flare of November 6th 1997"Proceed. 27th ICRC(Hamburg). 8. 3040-3043 (2001)
• [Publications] E.O.Fleuckiger et al.: "Search for solar neutrons in association with large solar flare in April 2001"Proceed. 27th ICRC(Hamburg). 8. 3044-3047 (2001)
• [Publications] T.Takami et al.: "Particle acceleration in Thunderstorms"Proceed. 27th ICRC(Hamburg). 10. 4027-4030 (2001)
• [Publications] H.Tsuchiya et al.: "Detection Efficiency of the New Type of Solar Neutron Detectors Calibrated by and Accelerator Neutron Beam"Nucl.Instr.and Meth.. (印刷中). (2001)
• [Publications] T.Koi et al.: "Attenuation of Neutrons in the Atmosphere and a Thick Carbon Target"Nucl.Instr.and Meth.. (印刷中). (2001)
• [Publications] S.Shibata et al.: "Detection Efficiency of the Neutron Monitor Calibrated by an Accelerator Neutron Beam"Nucl.Instr. and Meth.. (印刷中). (2001)
• [Publications] Y.Muraki et al.: "Possible Observation of Solar Neutrons in Association with solar Flare of November 28th,1998"ASP Conference Series. 206. 457-460 (2000)
• [Publications] Capdeville: "Inverse muon charge ratio induced by solar neutrons"Astroparticle Physics. 11. 335-346 (1999)
• [Publications] Y. Muraki: "Possible observation of solar neutrons in association with solar flare on Nov. 28th, 1998"AIP Conf. Proceedings. (印刷中). (2000)
• [Publications] K. Katayose: "A solar neutron telescope in Tibet"Proc. of 26th ICRC (Utah). 6. 58-61 (1999)
• [Publications] S. Shibata: "Calibration of neutron monitor using accelerator neutron beam"Proc. of 26th ICRC (Utah). 7. 313-316 (1999)
• [Publications] H. Tsuchiya: "Detection efficiency of new solar neutron detector"Proc. of 26th ICRC (Utah). 7. 363-366 (1999)
• [Publications] T. Koi: "Attenuation of solar neutron in the air determined by an accelerator experiment"Proc. of 26th ICRC (Utah). 7. 325-328 (1999)