2016 Fiscal Year Research-status Report
単素子蛍光望遠鏡の自立稼働システムによる超高エネルギー宇宙線観測
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16K17710
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
多米田 裕一郎 神奈川大学, 工学部, 助教 (90467019)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超高エネルギー宇宙線 / 検出器開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、超高エネルギー宇宙線観測のための単素子大気蛍光望遠鏡を開発し、宇宙線空気シャワー観測システムを構築し、宇宙線検出能力を実証することである。
本年度は、望遠鏡の基礎特性の評価、望遠鏡性能評価のためのシミュレーションソフトウェアの開発、及び宇宙線観測の実証実験を実施した。基礎特性の評価では、望遠鏡の有効視野、フレネルレンズ及び紫外線透過フィルター透過率の波長特性などを測定した。これら基礎特性を考慮して、望遠鏡の性能を評価するためのシミュレー ションソフトウェアを開発した。シミュレーションと、試験観測でのデータを比較することで、本望遠鏡が期待される性能を実現しているか評価することが可能となった。宇宙線検出能力を実証するため、望遠鏡を米国ユタ州のテレスコープアレイ(TA)実験サイトへ輸送し、現地にて試験観測を実施した。試験観測では、TA実験の中央レーザー施設 (CLF)から射出される紫外線レーザーの20km遠方での検出に成功した。CLFレーザーの光量は、およそ10の20乗電子ボルトの宇宙線空気シャワーからの光量に相当していることから、観測対象である宇宙線空気シャワーの検出能力を実証できた。また、CLFレーザーを想定した取得信号のシミュレーションとデータを比較し、おおむね期待する検出感度を実現していることを確認した。さらに、実際の宇宙線を観測するために、試験観測を継続しデータを取得した。現在、取得したデータから宇宙線候補事象の探索中である。
将来の超高エネルギー宇宙線観測実験には大規模化が必要であり、本研究で開発している望遠鏡は、従来の大気蛍光望遠鏡に比べてコストを10分の1に抑えることが可能であり、本望遠鏡の実現は大規模化を想定した時に非常に有意義である。よって、本研究により宇宙線検出能力を実証したことは、今後の超高エネルギー宇宙線観測にとって非常に重要である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、本望遠鏡の宇宙線空気シャワー検出能力を実証することを優先した。よって当初は平成29年度に実施する予定だった宇宙線の試験観測を先行して行った。望遠鏡1台を米国ユタ州に輸送し、現地にて試験観測を実施し、超高エネルギー宇宙線の光量に相当するレーザー事象の取得に成功した。また、現在詳細な解析中であるが宇宙線の候補事象も取得することができた。夜光も同時に取得することができており、夜光ノイズを低減するための遮断回路の試験も実施できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、望遠鏡3台を製作し米国ユタ州へ輸送し、本年度使用した望遠鏡と合わせて全4台で宇宙線観測を行う。また、ソーラーパネルと蓄電池を備えた自動収集システムを構築し、ネットワーク経由での遠隔操作を実現する。自立稼働システムでは、自立トリガーによるデータ取得が必要であるが、自立トリガーにより取得でできなかった場合は、TA実験よりトリガー信号を取得しデータ収集し、取得したデータを解析し、自立トリガー手法を再検討する。
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| Causes of Carryover |
本年度は、望遠鏡4台を製作する予定であったが、予定を変更し製作を平成29年度とした。変更した理由は、試作した1台の望遠鏡を用いて試験観測を行い宇宙線検出能力を実証することを最優先としたためである。よって本年度は、試作機の製作と、望遠鏡1台の米国ユタ州への輸送に本研究費を使用した。これにより、平成29年度に行う予定であった計画の一部を達成した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、本年度に予定されていた望遠鏡全4台の製作、自立稼働に必要な太陽光発電システムの構築、及び米国への輸送に本研究費を使用する予定である。
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