高エネルギー宇宙電子・ガンマ線観測による近傍加速源・暗黒物質の研究

• Project/Area Number: 12J09410
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 赤池 陽水 東京大学, 宇宙線研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 宇宙線 / 宇宙線電子 / ガンマ線 / 国際宇宙ステーション / 暗黒物質 / シミュレーション計算 / 加速器実験 / 宇宙線加速・伝播 / カロリメータ / CALET / 宇宙線陽子・原子核

Outline of Annual Research Achievements

銀河宇宙線の起源や加速・伝播機構の解明に向けて、国際宇宙ステーションにおける宇宙線観測実験CALETの装置開発を進めている。本研究では、シミュレーション計算や加速器ビーム実験を通じて装置性能の検証を進めてきた。またフライトモデルの製作に伴い、地上における各種動作試験や較正実験を行った。
(1) シミュレーション計算による観測性能評価と軌道上における検出器較正手法の開発 軌道上における検出器の出力較正のため、陽子やヘリウムを利用した較正手法を検討している。シミュレーション計算を基に、出力較正に利用可能な最小電離損失粒子の選別手法を開発し、またイベントレートを見積もることにより、軌道上において現実的な時間で較正可能であることを示した。
(2) フライトモデルの地上較正試験　CALETのフライト品の完成に伴い、検出器の組上げ試験、システム試験、熱真空試験等を実施した。各過程において、テストパルスやペデスタルのノイズレベルの評価、宇宙線ミューオンを利用した動作確認等を行ってきた。最終的なエネルギー較正に必要となる信号応答の基礎データの取得についても、紫外線パルスレーザー光を利用して全チャンネルの較正試験を実施した。
(3) CERN-SPSにおける重粒子ビーム実験　CALETのフライトモデルと同じ構造をもつ熱構造モデルを用いて、欧州原子核研究機構CERNのSPS加速器においてArの破砕核を利用した加速器実験を実施した。この実験では、初めてカロリメータによるシャワー粒子の出力応答を検証することができたため、後方散乱の影響を含む電荷測定性能、エネルギー測定性能の検証を行った。今後詳細な解析を進め、CALETに最適なハドロン相互作用モデルの検証も行う。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Energy calibration of Calorimetric Electron Telescope (CALET) in space (2015)
  • Author(s): T. Niita , Y. Akaike, Y. Asaoka, K, Kasahara, S. Ozawa, S. Torii
  • Journal Title: Advances in Space Research Volume: 55 Issue: 11 Pages: 2500-2508
  • DOI: 10.1016/j.asr.2015.03.006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A balloon experiment using CALET prototype (bCALET-2) (2015)
  • Author(s): T. Niita, S. Torii, K. Kasahara, H. Muarakami, S. Ozawa, Y. Ueyama, Y. Akaike, T. Tamura, K, Yoshida, Y. Katayose, Y. Shimizu, H. Fuke
  • Journal Title: Advances in Space Research Volume: 55 Issue: 2 Pages: 753-760
  • DOI: 10.1016/j.asr.2014.10.038
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CALETの運用及びデータ解析・管理システムの概要 (2014)
  • Author(s): 赤池陽水, 他
  • Journal Title: 宇宙科学情報解析論文誌 Volume: 3(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CALET observational performance expected by CERN beam test (2014)
  • Author(s): Yosui Akaike for the CALET collaboration
  • Journal Title: Proc. of 33rd ICRC Volume: (印刷中)
• [Presentation] CALET熱構造モデルによるCERN-SPS重イオンビーム実験に向けたシミュレーション計算 (2015)
  • Author(s): 赤池陽水 他
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京都・新宿区）
  • Year and Date: 2015-03-21
• [Presentation] 軌道上におけるCALETのエネルギー較正手法の開発 (2015)
  • Author(s): 赤池陽水 他
  • Organizer: 第15回宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構（神奈川県・相模原市）
  • Year and Date: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [Presentation] CALET地上試験結果による装置較正 (2014)
  • Author(s): 赤池陽水 他
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学（佐賀県・佐賀市）
  • Year and Date: 2014-09-19
• [Presentation] Performance of Particle Identification with the CALET Calorimeter Expected by CERN-SPS Beam Tests (2014)
  • Author(s): Y. Akaike for the CALET Collaboration
  • Organizer: 40th COSPAR Scientific Assembly
  • Place of Presentation: Moscow（Russia）
  • Year and Date: 2014-08-03 – 2014-08-10
• [Presentation] CERN-SPS加速器実験によるCALETの性能検証 (2014)
  • Author(s): 赤池陽水
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学、神奈川県平塚市
  • Year and Date: 2014-03-28
• [Presentation] CERN-SPSにおける熱構造モデルを用いたCALET性能実証実験 (2014)
  • Author(s): 赤池陽水
  • Organizer: 第14回宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所、神奈川県相模原市
  • Year and Date: 2014-01-09
• [Presentation] CALETで期待されるガンマ線観測性能 (2013)
  • Author(s): 赤池陽水
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 高知大学、高知県高知市
  • Year and Date: 2013-09-22
• [Presentation] CALET observational performance expected by CERN beam test (2013)
  • Author(s): Yosui Akaike
  • Organizer: 33rd International Cosmic Ray Conference
  • Place of Presentation: Rio de Janeiro, Brazil
  • Year and Date: 2013-07-02
• [Presentation] シミュレーション計算によるISS軌道上のCALET検出器較正方法の開発 (2013)
  • Author(s): 赤池陽水
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学(東広島市)
  • Year and Date: 2013-03-29
• [Presentation] CALETの運用及びデータ解析・解析システムの概要 (2013)
  • Author(s): 赤池陽水
  • Organizer: 平成24年度宇宙科学情報解析シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所(相模原市)
  • Year and Date: 2013-02-15
• [Presentation] CERN-SPSにおけるCALET熱構造モデルを用いた性能実証実験 (2013)
  • Author(s): 赤池陽水
  • Organizer: 第13回宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所(相模原市)
  • Year and Date: 2013-01-08
• [Presentation] CALET熱構造モデルを用いたCERN-SPSビーム実験(2012)の概要 (2012)
  • Author(s): 赤池陽水
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都市)
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] Performance of a CALET Prototype Calorimeter at the CERN-SPS (2012)
  • Author(s): Yosui Akaike
  • Organizer: 39th COSPAR Scientific Assembly
  • Place of Presentation: Mysore, India
  • Year and Date: 2012-07-18