エマルション望遠鏡、高速飛跡読取技術を駆使したγ線天体精密観測と宇宙線加速の研究

• Project/Area Number: 13J09408
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: 六條 宏紀 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 機関研究員 (00725814)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: ガンマ線天文学 / 原子核乾板 / 気球実験 / 宇宙線

Outline of Annual Research Achievements

最新の原子核乾板および解析技術をガンマ線観測器へ応用することで、現存するGeVガンマ線観測機器よりも1桁高い解像度でガンマ線源を撮像することが可能となる。本研究は、高角度分解能「エマルションガンマ線望遠鏡」を開発し、大面積検出器を気球に搭載して長時間フライトを実施し、現在「未同定」とされている謎のガンマ線天体や、宇宙線加速が示唆される超新星残骸等の精密観測の実現を目指している。
2015年5月、中口径(0.4平米)のエマルション望遠鏡を用いたガンマ線天体Vela pulsarの検出、および100MeV帯域において最高精度でのイメージング実証を目的とした気球実験(JAXA国際大気球実験)をオーストラリアアリススプリングスにて実施した。フライト時間は14.3 h(36 km以上の浮遊時 間11.5 h)、その後、東約1000km離れたロングリーチ近郊にて検出器を回収し、フライト乾板を手にする事に成功した。
現像後の乾板を日本に持ち帰り、名大で開発中の超高速自動飛跡読取装置HTSを使用して記録された飛跡データの取得を実施し、約3 ヶ月の運用で乾板42平米のデジタル化を完了した。取得した飛跡データを解析し、ガンマ線起因の反応(γ→e+e-)を自動選出するソフトウェアの開発を行った。原子核乾板100層を積層したガンマ線コンバーター内に蓄積した反応の系統的な選び出しが現在進行中である。サブサンプルデータを用い、天体検出において主な背景事象となる大気ガンマ線の流束 8.76±2.35 E-3 [/cm^2/s/sr](>150MeV) を導出し、過去の測定と無矛盾な結果が得られた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] GRAINE project, the first balloon-borne, emulsion gamma-ray telescope experiment (2015)
  • Author(s): Satoru Takahashi, Shigeki Aoki, Keiki Kamada, Saki Mizutani, Ryo Nakagawa, Keita Ozaki, Hiroki Rokujo
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics (PTEP) Volume: 未定 Issue: 4 Pages: 1-28
  • DOI: 10.1093/ptep/ptv046
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] エマルション望遠鏡による ガンマ線天体精密観測計画GRAINE :2015年豪州気球実験 (2016)
  • Author(s): 六條宏紀 他
  • Organizer: ＳＴＥ研究集会「太陽地球環境と宇宙線モジュレーション」
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2016-03-02
• [Presentation] エマルションガンマ線望遠鏡による 2015年豪州気球実験 フライトデータ解析2 (2015)
  • Author(s): 六條宏紀 他
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] Development of a balloon-style pressure vessel for GRAINE balloon-borne experiment in 2015 (2015)
  • Author(s): H.Rokujo and Naoto Otsuka for the GRAINE collaboration
  • Organizer: The 34th International Cosmic Ray Conference
  • Place of Presentation: The Hague, The Netherlands
  • Year and Date: 2015-07-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GRAINE計画 気球搭載型エマルション望遠鏡によるガンマ線天体の高解像度・偏光観測 (2015)
  • Author(s): 六條宏紀 他
  • Organizer: ＳＴＥ研究集会「太陽地球環境と宇宙線モジュレーション」
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2015-03-04 – 2015-03-06
• [Presentation] GRAINE 計画：オーストラリア実験の準備状況１ (2014)
  • Author(s): 六條宏紀 他
  • Organizer: 大気球シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
  • Year and Date: 2014-11-06 – 2014-11-07
• [Presentation] GRAINE計画 －原子核乾板によるガンマ線天体精密観測－ (2014)
  • Author(s): 六條宏紀 他
  • Organizer: ＣＲＣタウンミーティング
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-07-12 – 2014-07-13
• [Presentation] ガンマ線天体精密観測計画GRAINE : オーストラリア気球実験に向けた準備状況 (2014)
  • Author(s): 六條宏紀, 他
  • Organizer: 第14回宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
• [Presentation] エマルション望遠鏡によるガンマ線天体精密観測計画GRAINE : 現状報告 (2014)
  • Author(s): 六條宏紀, 他
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大
• [Presentation] 気球搭載型ガンマ線望遠鏡のためのエマルションチェンバーの開発 (2013)
  • Author(s): 六條宏紀, 他
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 高知大
• [Presentation] GRAINE計画 : 次期気球実験に向けた準備状況 (2013)
  • Author(s): 六條宏紀, 他
  • Organizer: 平成25年度大気球シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
• [Presentation] GRAINE実験 (2013)
  • Author(s): 六條宏紀, 他
  • Organizer: 新学術領域研究「ニュートリノフロンティア」研究会
  • Place of Presentation: クロス・ウェーブ府中
• [Presentation] 気球搭載型エマルション望遠鏡によるガンマ線天体精密観測計画GRAINE (2013)
  • Author(s): 六條宏紀, 他
  • Organizer: 東京大学宇宙線研究所共同利用研究成果発表会
  • Place of Presentation: 東京大学柏キャンパス
• [Presentation] GRAINE project : gamma-ray observation with balloon-borne emulsion telescope (2013)
  • Author(s): Hiroki Rokujo, et al.
  • Organizer: KMI International Symposium 2013
  • Place of Presentation: Nagoya
• [Presentation] GRAINE project : next balloon-borne experiment in Australia (2013)
  • Author(s): Hiroki Rokujo, et al.
  • Organizer: ISETS'13
  • Place of Presentation: Nagoya