共鳴型重力波アンテナの高エネルギー宇宙線バックグラウンド測定

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08454060
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 神田 展行 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (50251484)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坪野 公夫 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (10125271) ; 岡田 淳 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (90013341) ; 黒田 和明 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (00242165)
• Keywords: 重力波 / 共鳴型重力波アンテナ / 宇宙線

Research Abstract

本年度は
1)共鳴アンテナに入射した宇宙線の相互作用の見積もり
2)宇宙線カウンターの据えつけ用フレームの製作
を行った。
本研究の目的は、共鳴型重力波アンテナに高エネルギー宇宙線が入射した場合の影響を測定および定量的な見積もりを行い、重力波検出のバックグラウンドとしての量を求めることである。東京大学宇宙線研の共鳴型重力波アンテナは、重力波の4重極モードに合わせた円盤形のアンテナ形状が独自の特徴であり、現在感度は10^<-16>m/【square root】Hzを達成している。
高感度になると高エネルギーの宇宙線(ミューオン及び特にハドロン)入射によるアンテナの励起がイベントのバックグラウンドになってくることは以前より議論されている。まず宇宙線がアンテナ(弾性体振動子)中に入射してエネルギーを落とし、弾性体中に温度分布を引き起こして歪みを作る。弾性体の歪みは最終的には拡散していくのであるが、この際弾性体の固有振動モードにエネルギーが分配される。
1)の内容は、この局所的な熱による変形量に対するアンテナ振動の応答を解析的に求めることから行った。境界条件をフリーにして求められる固有解の線形和になると考えられるという今までのbar型アンテナでの結果同様にした場合の、アンテナの4重極基底モードに対する応答を求めた。
これと平行して、アンテナ中でのエネルギー損失の様子をCERNライブラリプログラムのGEANTを用いてシュミレートしている。シミュレーションについては、詳しいエネルギー損失の分布等を必要とするため、引き続き研究を行っている。
2)については、共鳴アンテナから天頂方向を見込むホドスコープ状に宇宙線カウンター(シンチレーションカウンター)を設置することにし、立体角、宇宙線にたいするアクセスプタンスを考慮して配置を決めた。