Development of MeV gamma-ray telescope with a wide field-of-view and low background for the determination of the origin of extra galactic diffuse gamma-rays

• Project/Area Number: 15K17608
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Takada Atsushi 京都大学, 理学研究科, 助教 (90531468)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: MeVガンマ線天文学 / コンプトン望遠鏡 / 系外拡散ガンマ線 / 放射線検出器 / ガス検出器 / GAGGシンチレーター / MPPC / Al-26

Outline of Final Research Achievements

The type Ia supernovae or the active galactic nuclei are expected as the origin of extragalactic diffuse gamma-rays. However, the observation in the MeV region is not advanced enough to determine the origin. For obtaining a detail energy spectrum, we developed a new MeV gamma-ray telescope, electron-tracking Compton camera (ETCC). An ETCC, which is a kind of the Compton cameras, can decide the incident direction photon by photon utilizing the tracks of the Compton-recoil electrons. The developed ETCC was loaded on a balloon, and it was launched from Australia on April, 2018. The balloon flown at the altitude of approximately 40 km during 26 hours. The ETCC was operated stably during this flight, and it was successful to observe the gamma-rays at the balloon altitudes.

Research Products

• [Journal Article] Establishment of Imaging Spectroscopy of Nuclear Gamma-Rays based on Geometrical Optics (2017)
  • Author(s): T. Tanimori, Y. Mizumura, A. Takada, S. Miyamoto, T. Takemura, T. Kishimoto, S. Komura, H. Kubo, S. Kurosawa, Y. Matsuoka, K. Miuchi, T. Mizumoto, Y. Nakamasu, K. Nakamura, J. D. Parker, T. Sawano, S. Sonoda, D. Tomono, K. Yoshikawa
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 41511-41511
  • DOI: 10.1038/srep41511
  • NAID: 120006360177
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Establishment of Imaging Spectroscopy of Nuclear Gamma-Rays based on Geometrical Optics (2017)
  • Author(s): T.Tanimoti et al.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 41511-41511
  • DOI: 10.1038/srep41972
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Possibility of Systematic Study of Supernova Explosions by Nuclear Imaging Spectroscopy (2017)
  • Author(s): Y. Mizumura, T. Tanimori, A. Takada
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 14 Pages: 020607-020607
  • DOI: 10.7566/jpscp.14.020607
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 電子飛跡検出型コンプトン望遠鏡によるMeVガンマ線天文学の革新 (2017)
  • Author(s): 髙田淳史, 谷森達, 窪秀利, 水本哲矢, 水村好貴, 古村翔太郎, 岸本哲朗, 竹村泰斗, 吉川慶, 中増勇真, 中村優太, 谷口幹幸, 松岡佳大, 小田真, 宮本奨平, 園田真也, 友野大, 身内賢太朗, 黒澤俊介, 澤野達哉
  • Journal Title: 大気球研究報告 Volume: JAXA-RR-16-008 Pages: 49-67
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] MeV gamma-ray observation with a well-defined point spread function based on electron tracking (2016)
  • Author(s): A. Takada, T. Tanimori, H. Kubo, T. Mizumoto, Y. Mizumura, S. Komura, T. Kishimoto, T. Takemura, K. Yoshikawa, Y. Nakamasu, Y. Matsuoka, M. Oda, S. Miyamoto, S. Sonoda, D. Tomono, K. Miuchi, S. Kurosawa, T. Sawano
  • Journal Title: Proc. SPIE 9905, Space Telescopes and Instrumentation 2016 Volume: 9905 Pages: 99052M-99052M
  • DOI: 10.1117/12.2232171
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An Electron-Tracking Compton Telescope for a Survey of the Deep Universe by MeV gamma-rays (2015)
  • Author(s): T. Tanimori, H. Kubo, A. Takada, S. Iwaki, S. Komura, S. Kurosawa, Y. Matsuoka, K. Miuchi, S. Miyamoto, T. Mizumoto, Y. Mizumura, K. Nakamura, S. Nakamura, M. Oda, J. D. Parker, T. Sawano, S. Sonoda, T. Takemura, D. Tomono, K. Ueno
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 810 Issue: 1 Pages: 28-28
  • DOI: 10.1088/0004-637x/810/1/28
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] New readout and data-acquisition system in an electron-tracking Compton camera for MeV gamma-ray astronomy (SMILE-II) (2015)
  • Author(s): T.Mizumoto, Y.Matsuoka , Y.Mizumura, T.Tanimori, H.Kubo, A.Takada, S.Iwaki, T.Sawano, K.Nakamura, S.Komura, S. Nakamura, T.Kishimoto, M.Oda, S.Miyamoto, T.Takemura, J.D.Parker, D.Tomono, S.Sonoda, K.Miuchi, S.Kurosawa
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A Volume: 800 Pages: 40-50
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.08.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 長時間気球によるMeVガンマ線天文学の開拓 (2015)
  • Author(s): 高田 淳史, 谷森 達, 窪 秀利, 水本 哲矢, 水村 好貴, 古村 翔太郎, 岸本 哲朗, 竹村 泰斗, 宮本 奨平, 中増 勇真, 吉川 慶, 黒澤 俊介, 澤野 達哉
  • Journal Title: 大気球シンポジウム: 平成27年度 Volume: isas15-sbs
  • NAID: 120006831979
  • Open Access
• [Presentation] SMILE36: MeVガンマ線望遠鏡ETCCにおける新トリガー方式での高係数率試験 (2017)
  • Author(s): 高田 淳史
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] イメージング分光によるMeVガンマ線天文学の展望 (2017)
  • Author(s): 高田 淳史
  • Organizer: 高エネルギー宇宙物理連絡会研究会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2017-03-09
• [Presentation] SMILE実験 (2017)
  • Author(s): 高田 淳史
  • Organizer: 第1回MeVガンマ線天文学研究会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2017-02-27
• [Presentation] 電子飛跡検出型コンプトン望遠鏡によるMeVガンマ線観測気球実験 (2017)
  • Author(s): 高田 淳史
  • Organizer: 第17回宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
  • Year and Date: 2017-01-05
• [Presentation] 電子飛跡検出型コンプトン望遠鏡による気球実験計画SMILE-2+ (2017)
  • Author(s): 高田淳史
  • Organizer: 第14回MPGD研究会
• [Presentation] SMILE: 究極感度 核ガンマ線全天探査計画 (2017)
  • Author(s): 高田淳史
  • Organizer: 2017年度第2回CRC将来計画タウンミーティング
• [Presentation] SMILE-II+実験概要 (2017)
  • Author(s): 高田淳史
  • Organizer: 大気球シンポジウム
• [Presentation] MeV Gamma-Ray Observation Based on the Ray-Tracing Cameras Loaded on Balloons (2017)
  • Author(s): A. Takada
  • Organizer: The 31st International Symposium on Space Technology and Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SMILE: 次世代型広視野MeVガンマ線望遠鏡を用いた天体観測気球実験計画 (2016)
  • Author(s): 高田 淳史
  • Organizer: 大気球シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
  • Year and Date: 2016-11-01
• [Presentation] SMILE31: 次世代型MeVガンマ線望遠鏡による天体観測気球実験 (2016)
  • Author(s): 高田 淳史
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] MeV gamma-ray observation with a well-defined point spread function based on electron tracking (2016)
  • Author(s): A. Takada
  • Organizer: SPIE astronomical telescopes + instrumentation
  • Place of Presentation: Edinburgh, UK
  • Year and Date: 2016-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Proposal of balloon and satellite observations of MeV gamma-ray using ETCC for reaching a high sensitivity of 1 mCrab (2016)
  • Author(s): A. Takada
  • Organizer: HEAD 15th Divisional Meeting
  • Place of Presentation: Naples, US
  • Year and Date: 2016-04-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MeVガンマ線全天観測で拓く宇宙核物理 (2016)
  • Author(s): 高田淳史
  • Organizer: 高宇連 第15回研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 (東京)
  • Year and Date: 2016-03-23
• [Presentation] SMILE28：電子飛跡検出型コンプトンカメラにおけるデッドタイム削減ための新トリガー開発 (2016)
  • Author(s): 吉川慶, 高田淳史, 水本哲矢, 岸本哲朗, 古村翔太郎, 窪秀利, 松岡佳大, 宮本奨平, 水村好貴, 中増勇真, 中村輝石, Parker Joseph, 園田真也, 竹村泰斗, 谷森達, 友野大, 黒澤俊介, 身内賢太朗, 澤野達哉
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 (仙台)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] SMILE29：電子飛跡検出型コンプトンカメラの角度分解能向上に向けたシンチレーションカメラの開発 (2016)
  • Author(s): 中増勇真, 高田淳史, 岸本哲朗, 古村翔太郎, 窪秀利, 松岡佳大, 宮本奨平, 水本哲矢, 水村好貴, 中村輝石, Parker Joseph, 園田真也, 竹村泰斗, 谷森達, 友野大, 吉川慶, 黒澤俊介, 身内賢太朗, 澤野達哉, 鎌田圭, 庄子育宏, 吉川彰
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 (仙台)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] ETCCによる高感度銀河面核ガンマ線観測気球実験計画 (2016)
  • Author(s): 高田淳史, 谷森達, 窪秀利, 水村好貴, 水本哲矢, 古村翔太郎, 岸本哲朗, 竹村泰斗, 宮本奨平, 中増勇真, 吉川慶, J. D. Parker, 澤野達哉, 中村輝石, 松岡佳大, 小田真, 身内賢太朗, 黒澤俊介
  • Organizer: 宇核連研究会
  • Place of Presentation: 国立天文台 (三鷹)
  • Year and Date: 2016-02-22
• [Presentation] u-PIC and its applications (2016)
  • Author(s): A. Takada
  • Organizer: AFAD2016
  • Place of Presentation: Kyoto University (Kyoto)
  • Year and Date: 2016-02-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 長時間気球によるMeVガンマ線天文学の開拓 (2016)
  • Author(s): 高田淳史, 谷森達, 窪秀利, 水本哲矢, 水村好貴, J. D. Parker, 澤野達哉, 中村輝石, 松岡佳大, 古村翔太郎, 岸本哲朗, 小田真, 竹村泰斗, 宮本奨平, 中増勇真, 吉川慶, 身内賢太朗, 黒澤俊介
  • Organizer: 第16回宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: ISAS/JAXA (相模原)
  • Year and Date: 2016-01-06
• [Presentation] ガンマ線イメージングと応用 (2015)
  • Author(s): 高田淳史
  • Organizer: 第12回MPGD研究会
  • Place of Presentation: 広島大学 (東広島)
  • Year and Date: 2015-12-04
  • Invited
• [Presentation] 長時間気球によるMeVガンマ線天文学の開拓 (2015)
  • Author(s): 高田淳史, 谷森達, 窪秀利, J. D. Parker, 水本哲矢, 水村好貴, 古村翔太郎, 岸本哲朗, 竹村泰斗, 宮本奨平, 中増勇真, 吉川慶, 黒澤俊介, 澤野達哉
  • Organizer: 大気球シンポジウム
  • Place of Presentation: ISAS/JAXA (相模原)
  • Year and Date: 2015-11-05
• [Presentation] SMILE26: ETCCの散乱平面決定精度の効果と到達予想感度 (2015)
  • Author(s): 高田淳史, 谷森達, 窪秀利, Parker Joseph, 水村好貴, 水本哲矢, 園田真也, 友野大, 岩城智, 澤野達哉, 中村輝石, 松岡佳大, 古村翔太郎, 中村祥吾, 小田真, 竹村泰斗, 宮本奨平, 中増勇真, 吉川慶, 身内賢太朗, 黒澤俊介
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学 (大阪)
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] SMILE: Sub-MeV/MeV gamma-ray survey using electron-tracking Compton camera loaded on balloon (2015)
  • Author(s): A. Takada
  • Organizer: High-Energy Large- and Medium-class Space Missions in the 2020s
  • Place of Presentation: Chicago (US)
  • Year and Date: 2015-06-29
  • Int'l Joint Research