Observation of Solar neutrons on International Space Station

• Project/Area Number: 16K05377
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Muraki Yasushi 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 名誉教授 (70013430)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
• Keywords: 太陽宇宙線 / 太陽中性子 / 高エネルギー粒子 / 粒子加速 / 宇宙ステーション / SEDA-FIB / 太陽フレア / 太陽ガンマ線 / 高エネルギー太陽粒子 / GEANT4 / impulsive flare / gradual flare / SEDA / FERMI-LAT / 太陽ダイナモ機構 / グライスベルグ周期 / 連成振動子 / 太陽物理学 / 宇宙物理 / 宇宙線物理 / 国際宇宙ステーション(ISS)

Outline of Final Research Achievements

Various phenomena occurring at the solar surface can be observed by the ground telescopes and the satellites. Therefore they are a target of various hypotheses by astrophysics. We study it what kind of process does really work when high-energy particles are accelerated (solar cosmic rays) via by solar flares (the explosion of the solar surface). The origin of solar high-energy particles is deeply related to the origin of cosmic rays. We checked the acceleration process when ions and electrons were accelerated to a few GeV by analyzing the imaging data of soft X-rays, hard X-rays, high-energy gamma rays and ultraviolet rays. At that time we generally compared them with the solar neutron data acquired in the device of SEDA-FIB that was located on the International Space Station. The details are given in the attached pdf file.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

太陽表面で爆発現象がたびたび発生する。この爆発は太陽フレアと呼ばれている。太陽フレアの際高エネルギーの放射線が地球に飛来する。このような高エネルギー放射線は物質を貫通するので、人体や電子機器に悪影響を及ぼす。そのため人類の宇宙開発にとっては無重力下での骨粗鬆症対策と共に重大な障壁となっている。いかに太陽からの高エネルギー放射線を避けるのか？この目的を果たすためには、まず太陽放射線がどのように作られるのかを知り、それを予知することが重要となる。本研究の成果は将来の月面探査や火星旅行のための必須の知識を得ることに役立っている。高エネルギー放射線は鉾でそれを防ぐための厚い障壁は盾である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Instituto de Giofisica, UNAM(メキシコ)
• [Int'l Joint Research] Instituto de Giofisica, UNAM(Mexico)
• [Journal Article] Possible detection of solar gamma-rays by ground-level detectors in solar flares on 2011 March 7 (2020)
  • Author(s): Muraki Yasushi、Vald'es-Galicia Jose F、Gonz'alez Luis Xavier、Kamiya Kohki、Katayose Yusaku、Koga Kiyokazu、Matsumoto Haruhisa、Masuda Satoshi、Matsubara Yutaka、Nagai Yuya、Ohnishi Munehiro、Ozawa Syunsuke、Sako Takashi、Shibata Shoichi、Takita Masato、Tanaka Yasuyuki、Tsuchiya Harufumi、Watanabe Kyoko、Zhang Ji Long
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 72 Issue: 2 Pages: 1-17
  • DOI: 10.1093/pasj/psz141
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Solar neutrons observed from September 4 to 10, 2017 by SEDA-FIB (2019)
  • Author(s): K. Kamiya, K. Koga, H. Matsumoto, S. Masuda, Y. Muraki, H. Tajima, and S. Shibata
  • Journal Title: Proceeding of Scinece Volume: 358 Pages: 1-6
  • Open Access
• [Journal Article] 高エネルギー中性子・ガンマ線からみた太陽粒子加速についての一考察 (2019)
  • Author(s): 村木 綏、神谷浩紀、古賀清一、松本晴久、増田 智、柴田祥一
  • Journal Title: 第15回「宇宙環境シンポジウム」講演論文集, published by JAXA Volume: 15 Pages: 17-25
  • NAID: 120006827161
  • Open Access
• [Journal Article] Measurement of the Electric Properties of a Thundercloud through Muon Imaging by the GRAPES-3 experiment (2019)
  • Author(s): B. Hariharan et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 122
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Measurement of the Electrical Properties of a Thundercloud Through Muon Imaging by the GRAPES-3 Experiment (2019)
  • Author(s): B. Hariharan, A. Chandra, S. R. Dugad, S. K. Gupta, P. Jagadeesan, A. Jain, P. ;K. Mohanty, S.D. Morris, P. ;K. Nayak, P. Rakshe, K. Ramesh, B. S. Rao, L.V. Reddy, M. Zuberi, Y. Hayashi, S. Kawakami, S. Ahmad, H. Kojima, A. Oshima, S. Shibata, Y. Muraki, and K. Tanaka
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 122 Issue: 10 Pages: 105101-105106
  • DOI: 10.1103/physrevlett.122.105101
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Angular and Abundance Distribution of High-energy Gamma Rays and Neutrons Simulated by GEANT4 Code for Solar Flares (2019)
  • Author(s): K. kamiya, K. Koga, H. Matsumoto, Y. Muraki , and S. Shibata
  • Journal Title: European Physics Journal (ISVHCRI 2018) Volume: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 高エネルギー中性子・ガンマ線からみた太陽粒子ｈ加速についての一考察 (2019)
  • Author(s): 村木 綏・神谷浩紀・古賀清一・松本晴久・増田 智・柴田祥一
  • Journal Title: Proceeding of the 15th Spacecraft Environment Symposium Volume: JAXA-SP-18-009
  • Open Access
• [Journal Article] Measurement of Solar Neutrons on 05 March 2012,Using a Fiber-Type Neutron ZMonitor Onboard the Attached Payload to the ISS (2017)
  • Author(s): K.Koga, Y. Muraki, S. Masuda, S. Shibata, H. Matsumoto, and H. Kawano
  • Journal Title: Solar Phyics Volume: 292 Issue: 8 Pages: 115-131
  • DOI: 10.1007/s11207-017-1135-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of Solar GammaRays and Solar Neutrons detected on March 7th and September 25th of 2011 by Ground Level Neutron Telescopes, SEDA-FIB and FERMI-LAT (2017)
  • Author(s): Y. Muraki, J.F. Valdes-Galicia, L.X. Gonzalez, K. Kamiya, Y. Katayose,K. Koga, H. Matsumoto, S. Masuda, Y. Matsubara, Y. Nagai, M. Ohnishi, S. Ozawa, T. Sako, S. Shibata, M. Takita, Y. Tanaka, H. Tsuchiya, K. Watanabe, asnd J.L. Zhang
  • Journal Title: Proceeding of Science of the 35th ICRC Volume: 1 Pages: 1-8
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Angular distribution of solar gamma rays ans solar neutrons simulated by GEANT4 program (2017)
  • Author(s): K. Kamiya, K. Koga, S. Masuda, H. Matsumoto, Y. Muraki, S. Dhibata. and Y. Tanaka
  • Journal Title: Proceeding of Science of the 35th ICRC Volume: 1 Pages: 1-8
  • Open Access
• [Journal Article] Proton Acceleration by very impulsive flare on June 3, 2012 (2017)
  • Author(s): K. Kamiya, K. Koga, S. Masuda, H. Matsumoto, Y. Muraki, T. Obara, O. Okudaira, Y. Tanaka, S. Shibata, and T. Goka
  • Journal Title: Proceeding of Science of the 35th ICRC Volume: 1 Pages: 1-8
  • Open Access
• [Journal Article] Application of a Coupled Harmonic Oscillator Model to Solar Activity and El Nino Phenomena (2017)
  • Author(s): Y. Muraki
  • Journal Title: Proceeding of Science of the 35th ICRC Volume: 1 Pages: 1-8
  • Open Access
• [Journal Article] Simultaneous Observation of Solar Neutrons from the ISS and High Mountain Observatories in association with a flare on July 8, 2014 (2016)
  • Author(s): Y. Muraki, D. Lopez, K. Koga, F. Kakimoto, T. Goka, L. X. Gonzalez, S. Masuda, Y. Matsubara, H. Matsumoto, P. Miranda, O. Okudaira, T. Obara, J. Salinas, T. Sako, S. Shibata, R. Ticona, Y. Tsunesada, J.F. Valdes-Galicia, K. Watanabe, T. Yamamoto
  • Journal Title: Solar Physics Volume: 291 Issue: 4 Pages: 1241-1265
  • DOI: 10.1007/s11207-016-0887-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 高エネルギー太陽ガンマ線の絶対値についての考察ー2011.3.7と2017.9.10の比較を中心として (2019)
  • Author(s): 村木 綏、神谷浩紀、古賀清一、松本晴久、増田 智、柴田祥一、内藤統也
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] 高エネルギー中性子・ガンマ線からみた太陽粒子加速について--2017.9.10 flareの解析結果-- (2019)
  • Author(s): 村木 綏・神谷浩紀・古賀清一・増田 智・松本晴久・村木 綏・柴田祥一・内藤統也
  • Organizer: 日本物理学会（年次大会）
• [Presentation] GEANT4による太陽ガンマ線・中性子線の発生角度分布 (2018)
  • Author(s): 神谷浩紀・古賀清一・増田 智・松本晴久・村木 綏・柴田祥一・田中康之
  • Organizer: 日本物理学会（秋季大会）
• [Presentation] 高山観測装置を用いた初の太陽ガンマ線観測；2011.3.7 and 2011.9.25 (2018)
  • Author(s): 村木 綏・他18名
  • Organizer: 日本物理学会（秋季大会）
• [Presentation] 新計算結果を用いた1991年6月の巨大太陽フレアの再解析 (2018)
  • Author(s): 柴田祥一・村木 綏・神谷浩紀
  • Organizer: 日本物理学会（秋季大会）
• [Presentation] Angular and Abundance Distribution of High-energy Gamma Rays and Neutrons Simulated by GEANT4 Code for Solar Flares (2018)
  • Author(s): K. kamiya, K. Koga, H. Matsumoto, Y. Muraki , and S.Ｓｈｉｂａｔａ
  • Organizer: ISVHECRI2018(Nagoya)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高エネルギー中性子・ガンマ線からみた太陽粒子加速 (2018)
  • Author(s): 神谷浩紀・古賀清一・増田 智・松本晴久・村木 綏・柴田祥一
  • Organizer: 宇宙環境シンポジウム(東北大学）
  • Invited
• [Presentation] SEDA-FIBによる太陽中性子の観測(12)-2017.9.10 X 8.2 flareに付随した太陽中性子の観測- (2018)
  • Author(s): 村木 綏、神谷浩紀、古賀清一、松本晴久、増田智、柴田祥一
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] GEANT4による太陽ガンマ線・中性子線の発生角度分布(2)-磁場中での加速イオンと太陽大気衝突過程の計算結果報告ー (2018)
  • Author(s): 神谷浩紀、古賀清一、増田智、松本晴久、村木 綏、柴田祥一
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] SEDA-FIBによる太陽中性子の観測(11) (2017)
  • Author(s): 柴田祥一、古賀清一、松本晴久、神谷浩紀、増田智、村木綏、奥平修、小原隆博、田中康之
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-19
• [Presentation] 2調和振動子模型の太陽黒点とエル・ニーニョ、ラ・ニーニャ現象への応用 (2017)
  • Author(s): 村木 綏
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-19
• [Presentation] 高山観測装置を用いた初の太陽ガンマ線観測 (2017)
  • Author(s): 村木 綏、神谷浩紀、片寄祐作、古賀清一、松本晴久、増田智、松原豊、永井雄也、大西宗博、小澤俊介、﨏隆志、柴田祥一、瀧田正人、田中康弘、土屋晴文、渡邉恭子、Jose Valdes Galicia, Xavier Gonzalez, 張吉龍
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] GEANT4による太陽ガンマ線・中性子線の発生角度分布 (2017)
  • Author(s): 神谷浩紀、古賀清一、増田智、松本晴久、村木 綏、柴田祥一、田中康之
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] Application of a Coupled harmonic Oscillator Model to Solar Activity and El Nino Phenomena (2017)
  • Author(s): Y. Muraki
  • Organizer: The 35th Interational Conference on Cosmic Rays (35th ICRC)
• [Presentation] Analysis of Solar Gamma Rays and Solar neutrons detected on March 7th and September 25th of 2011 (2017)
  • Author(s): Y. Muraki
  • Organizer: The 35th International Conference on Cosmic Rays (35th ICRC)
• [Presentation] SEDA-FIBによる太陽中性子の観測(10) (2016)
  • Author(s): 古賀清一、松本晴久、神谷浩紀、村木綏、増田智、柴田祥一、奥平修、小原隆博、田中康之
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 宮崎大学木花キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-24
• [Presentation] 2012.6.3に観測されたγ線を伴ったvery impulsive event (2016)
  • Author(s): 古賀清一、松本晴久、村木綏、増田智、柴田祥一、奥平修、田中康之
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 宮崎大学木花キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-24
• [Remarks] 高エネルギー中性子・ガンマ線から見た太陽粒子加速についての一考察