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2014 Fiscal Year Annual Research Report

多粒子天文学による最高エネルギー宇宙線の起源の探求

Research Project

Project/Area Number 12J09375
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

高見 一  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2012 – 2015-03-31
Keywords最高エネルギー宇宙線 / ニュートリノ / ガンマ線
Outline of Annual Research Achievements

昨年度に行ったガンマ線と最高エネルギー宇宙線の関連に続き、同じく宇宙線二次中性粒子であるニュートリノと最高エネルギー宇宙線の関連をIceCubeによるニュートリノ検出に注目して研究した。その結果、IceCubeで検出されたPeV領域のエネルギーを持つニュートリノが光反応を通じて生成されたものだとすると、我々が知り得ている天体の中にこのPeVニュートリノと最高エネルギー宇宙線の起源を両立する天体はないということが明らかになった。この事実を通じて、PeVニュートリノの起源を決めることが、間接的に最高エネルギー宇宙線源をさらに制限することにつながることを示した。
1020eVにも達する最高エネルギー宇宙線では非等方性が注目されているが、少しエネルギーの低い1019eV領域の宇宙線到来方向分布が非常に高い精度で等方的であることはこれまで問題にされてこなかった。この高精度の等方性を実現するためには一つ一つの宇宙線源は暗くなければならない。これを数値計算を用いて定量的に考察したところ、1019eVの宇宙線の源は最高エネルギー領域の宇宙線源より見かけ上10倍以上多いことがわかり、この差は従来考えられてきた定常現象による宇宙線生成ではなく、爆発現象による宇宙線生成を考えたときに自然に説明できることを示した。一方で、最高エネルギー宇宙線の非等方性に注目することで、ハドロン相互作用モデルの不定性に起因する宇宙線組成の不定性の問題を比較的容易な宇宙磁場測定の問題に置き換えることに成功した。この研究により、近傍宇宙の磁場を将来観測で詳細に理解することで、500TeV衝突型粒子加速器が実現するまで解けないと考えられていた最高エネルギー宇宙線組成の問題を解決することができることを示した。

Research Progress Status

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2014 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Black hole lightening due to particle acceleration at subhorizon scale2014

    • Author(s)
      Aleksic, et al.
    • Journal Title

      Science

      Volume: 346 Pages: 1080-1084

    • DOI

      10.1126/science.1256183

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First broadband characterization and redshift determination of the VHE blazar MAGIC J2001+4392014

    • Author(s)
      Aleksic, et al.
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 572 Pages: A121

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201424254

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bounds on the origin of extragalactic ultrahigh energy cosmic rays from the IceCube neutrino observations2014

    • Author(s)
      Hajime TAKAMI & Shigeru YOSHIDA
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 90 Pages: 123,012

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.90.123012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MAGIC gamma-ray and multifrequency observations of flat spectrum radio quasar PKS 1510-089 in early 20122014

    • Author(s)
      Aleksic, et al.
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 569 Pages: 46

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201423484

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MAGIC search for VHE gamma-ray emission from AE Aquarii in a multiwavelength context2014

    • Author(s)
      Aleksic, et al.
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 568 Pages: 109

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201424072

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dust formation in macronovae2014

    • Author(s)
      Hajime TAKAMI, et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 789 Pages: L6

    • DOI

      10.1088/2041-8205/789/1/L6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of TeV gamma-ray emission from the pulsar wind nebular 3C 58 by MAGIC2014

    • Author(s)
      Aleksic, et al.
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 567 Pages: L8

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201424261

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MAGIC long-term study of the distant TeV blazar PKS 1424+240 in a multiwavelength context2014

    • Author(s)
      Aleksic, et al.
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 567 Pages: 135

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201423364

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 宇宙背景放射とガンマ線の相互作用に関連する現象2014

    • Author(s)
      高見一
    • Organizer
      研究会「宇宙近赤外背景放射の観測と理論」
    • Place of Presentation
      ISAS/JAXA
    • Year and Date
      2014-10-08
    • Invited
  • [Presentation] 最高エネルギー宇宙線の現在の理解と次世代計画で期待されるサイエンス2014

    • Author(s)
      高見一
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      佐賀大学
    • Year and Date
      2014-09-21
    • Invited
  • [Presentation] Arrival distribution of ultra-high-energy cosmic rays and its implications to their sources2014

    • Author(s)
      Hajime TAKAMI
    • Organizer
      High-energy messengers : connecting the non-thermal extragalactic backgrounds
    • Place of Presentation
      Univerisity of Chicago, USA
    • Year and Date
      2014-06-10
    • Invited
  • [Remarks]

    • URL

      https://sites.google.com/site/hajimetakami/home

URL: 

Published: 2016-06-01  

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