Preparatory study for the measurement of electrons and positrons in the TeV region using the Cherenkov Telescope Array
| Project/Area Number |
17K14275
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Field |
Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2018: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
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| Keywords | 解像型大気チェレンコフ望遠鏡 / ハドロン相互作用 / 宇宙線電子スペクトル / 超高エネルギーガンマ線 / ハドロン相互作用モデル / 大気チェレンコフ望遠鏡 / 空気シャワーシミュレーション / 宇宙線 / 電子 |
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| Outline of Final Research Achievements |
The main factor that determines the sensitivity of an Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope (IACT) array to the electromagnetic components of cosmic rays (electrons and gamma rays) is the amount of residual backgrounds from cosmic-ray protons. We performed Monte Carlo simulations of the South site array of the next-generation IACT project CTA (Cherenkov Telescope Array), to test the effect of the difference of present hadron interaction models. As for the rate of residual background protons, we found that there is a factor 2 (~100%) level difference in TeV region among the chosen four interaction models, and it leads to 30%-level difference in the gamma-ray sensitivity. These differences are mainly due to differences in the production spectra of neutral pions in the models, and we quantitatively showed IACT arrays are to be powerful detectors for the validation of hadronic interaction models.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
宇宙線粒子の電荷数を直接測定できない間接測定実験にとって、二次粒子の情報のみから一次線の粒子種とエネルギーを再構築するためには、空気シャワーシミュレーションと実測が高精度で一致していることが要求される。現時点でシミュレーション中のハドロン相互作用の不定性は宇宙線化学組成の間接測定の精度に影響を与える重要な要素であり、加速器での検証実験も含めて相互作用モデルの改善がコミュニティ全体の取り組みとして続けられてきている。本研究の成果により、ガンマ線天文台として認知されているIACTがTeV領域でのハドロン相互作用の検証においても有力な検出器であり、重要な貢献が可能であることを示すことができた。
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Report
(4 results)
Research Products
(14 results)
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[Presentation] CTA報告156: CTAのガンマ線感度推定におけるハドロン相互作用モデルの不定性の影響の評価2019
Author(s)
大石理子, Luan Arbeletche, Vitor de Souza, Gernot Maier, Konrad Bernloehr,Abelardo Moralejo, Johan Bregeon, Luisa Arrabito, 吉越貴紀, 奥村曉, 折戸玲子, 片桐秀明, 櫛田淳子, 郡司修一, 斎藤隆之, 榊直人, 千川道幸, 中森健之, 西嶋恭司, 吉田龍生 他CTA-Japan Consortium
Organizer
日本物理学会2019年秋季大会
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[Presentation] CTA報告140:モンテカルロシミュレーションを用いたCTAでのgamma-ray like陽子事象の空気シャワー特性とハドロン相互作用モデル依存性の調査2018
Author(s)
大石理子,奥村曉,折戸玲子,片桐秀明,神本匠,櫛田淳子,郡司修一,齋藤隆之,榊直人,佐々井義矩,高橋知也,種田裕貴,千川道幸,中森健之,西嶋恭司,藤原千賀己,三浦智佳,吉越貴紀,吉田龍生,李健, Anatolii Zenin, 他 CTA-Japan Consortium
Organizer
日本物理学会
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