2019 Fiscal Year Research-status Report
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16K05382
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
森 正樹 立命館大学, 理工学部, 教授 (80210136)
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2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 天体ガンマ線 / 暗黒物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
国際宇宙ステーションの「きぼう」曝露部に設置された宇宙線観測装置CALETのデータを解析し、天体ガンマ線を荷電粒子事象から選別し、そのエネルギーや方向を再構成して、銀河中心方向などからの暗黒物質の信号、特に重い（数百GeV～数TeV）未知粒子（Weakly Interacting Massive Particles, WIMPs）の対消滅から生じる特徴的な信号を探索し、暗黒物質の正体の解明を目指している。分厚いカロリメータを有するCALETは、高エネルギーガンマ線に対し高いエネルギー分解能を有する点を活用することができる。
本年度は、早稲田大学やルイジアナ州立大学の共同研究者とともに、CALETカロリメータの観測データを用いたガンマ線の解析方法をさらに改良し、国際宇宙ステーションの可動構造物による二次ガンマ線の影響を取り除き、有効観測面積を大幅に増やすことができた。この結果と、LIGO/VIRGOで報告された重力波イベントに対し、ガンマ線対応天体を探索して上限値を求めた結果について、宇宙線国際会議や日本物理学会などでも講演を行い、またプロシーディングスとして報告した。また、これらの成果を基に、蓄積している統計量の向上を待ちながら、暗黒物質信号の探索の解析を進めている。結果は近いうちに報告できる見込みである。
また、CALETで観測される粒子で最も多い割合を占める、宇宙線陽子の50 GeVから10 TeVまでのエネルギースペクトルを報告した論文に貢献した。単一の検出器により、500 GeV付近でべき乗指数の変化を明確に示す重要な結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度は実際のCALET観測データの解析方法を確立し、シミュレーションとの比較を行って方法を検証し、第二年度は宇宙線事象からガンマ線イベントを識別することに成功した。第三年度はシミュレーションと観測データとの詳細な比較が可能となり、共同研究者とともに二つの論文を学術誌に投稿することができた。第四年度はこれらの結果を改良して国際会議等で発表し、これまでの成果を基に暗黒物質信号の探索の解析準備を進めた。本年度は暗黒物質信号探索の結果をまとめる予定であったが、まだ解析に改良すべき点があり、論文として年度内には報告できなかった。しかし、近々報告できる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
CALETの観測データが暗黒物質信号を含んでいる可能性について、これまでの成果を基に、解析を突き詰め、論文として報告する。特に重いWIMPs信号の探索には、高エネルギー領域におけるガンマ線の荷電宇宙線からの識別効率を高めるため、解析方法の一層の改善を進め、感度の向上を図る。結果は国際会議や日本物理学会などでも報告していく。
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| Causes of Carryover |
日本物理学会第75回年次大会（2020 年）（名古屋大学東山キャンパス 3 月 16 日～19 日）に参加を予定していたが、日本物理学会理事会は、新型コロナウイルス感染症の拡大状況を考慮し、2 月 26 日の首相の要請などにも鑑み、現地開催中止を決定したため、参加を取りやめたことが理由である。2020年度（9月の日本物理学会秋季大会など）に成果発表を行うための旅費として使用する予定である。
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