2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a simulator to predict the final states of interactions between cosmic-rays and inter-stellar gas and atmosphere in a broad energy range
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15K05098
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
釜江 常好 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (90011618)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奈良 寧 国際教養大学, 国際教養学部, 教授 (70453008)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 宇宙線組成 / 原子核宇宙線の相互作用 / 白色矮星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高速宇宙線と、星間物質の相互作用で生まれる、ガンマ線、ニュートリノ、電子、陽電子を、良い精度で推測する、シミュレーション・プログラムを開発し、高エネルギー天体物理に応用することである。この研究は、理論的枠組を、共同研究者の奈良寧が担当し、地球に到来する宇宙線を含む天体観測と比較し、天体物理学的に有意義な知見を得る部分は、代表者、釜江常好が行った。
理論部分は、宇宙線と星間物質の主たる構成要素、水素原子核（陽子）、ヘリウム、炭素、窒素、酸素の原子核を、入射粒子および、標的粒子と仮定した。入射粒子の運動エネルギーは、パイ中間子が発生するしきい値（約400MeV）から、稼働中のIceCubeニュートリノ検出器、稼働予定の宇宙ガンマ線望遠鏡（CTA）の最高観測領域（数100TeV）までを想定した。高エネルギー領域では、量子色力学（QCD）が、相互作用を支配する。具体的には、QCD相互作用のモデルとして、奈良が開発したJAMと、LUND大学で開発されたPythiaを、併せて使うことにした。 JAMは,これまで使っていた素過程を最新の実験値を元に、新たににフィットしなおした。また、相対論的量子分子動力学の枠組みにσ と ω メソンによる相互作用を取り入れたRQMD.RMFモデルを開発し、JAMに取り入れた。
観測の分野では、太陽がつくる磁場により、地球に到達できない、100MeV以下の宇宙線が、NASAのVoyager-Iにより、測定されたことが、最重要であった。分析結果、低エネルギーの電子が、太陽系近傍のIP型白色矮星で加速されている、可能性が判明した。残された課題は、これらIP型白色矮星を、X線望遠鏡で捉えることである。観測を始まった、ドイツの衛星、eROSITAの結果に期待している。
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