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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Cosmic gamma-ray observation by balloon borne emulsion telescope to study unsolved issues

Research Project

Project/Area Number 17H06132
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

青木 茂樹  神戸大学, 人間発達環境学研究科, 教授 (80211689)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中野 敏行  名古屋大学, 理学研究科, 講師 (50345849)
Project Period (FY) 2017-05-31 – 2022-03-31
Keywordsガンマ線 / 原子核乾板 / エマルション
Outline of Annual Research Achievements

2018年4月にオーストラリアにてJAXA大気球実験室との共同により実施した大気球に搭載した中面積エマルション望遠鏡による観測実験の解析を進めた。
フィルムのサイズに対して超高速飛跡読取装置の可動域が小さいために、1枚のフィルムを9ないしは12のエリアに分割してデータ収集を行うが、隣接するエリアの境界域でどちらでも読み取られる共通の飛跡データを利用して飛跡の精度を損なうことなく連結する解析法を確立することにより、分割して読み取ったデータをあたかも連続した1枚のフィルムとして取り扱う事ができ、イベントの再構成にあたってエリアの境界域での損失を避けることができた。これにより検出効率の入射角度による依存性を抑制することに成功している。シフター部の解析では、検出効率、ノイズ混入率等の基本パラメータを解析データを用いて評価する手法を確立し、解析条件の最適化をはかり、タイムスタンプの効率を最大化することができた。姿勢モニターのスターカメラの解析では、3台のスターカメラから得られた天球に対する各カメラの視線方向情報から、エマルション望遠鏡本体の天球に対する姿勢を再現する手順を確立した。
各コンポーネントの解析データを総合することにより、各ガンマ線イベントの到来方向を天球上にマップすることができ、既知の高輝度天体であるVelaパルサーからのガンマ線を5σの有意度で検出することに成功した。
2018年実験の解析結果も踏まえて、2021年春に予定されているオーストラリアでの気球観測実験にむけて、大面積望遠鏡制作のための原子核乾板乳剤、フィルムの量産システムの開発、大面積シフターのプロトタイプの製作、大面積望遠鏡のための与圧容器の製作を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2018年に実施した中面積望遠鏡での気球実験の解析が順調に進み、目標としていた既知の高輝度ガンマ線天体であるVelaパルサーからのガンマ線を5σの有意度で検出し、世界最高解像度で結像することに成功した。また、2021年春に計画している大面積望遠鏡による気球実験のための各種の準備も順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

2021年春に計画している大面積望遠鏡による気球実験のための各種準備をさらに推し進め、大面積望遠鏡実機の製作・地上試験に本格的に着手する。
新型コロナウイルスの影響により、オーストラリアへの物資の輸出入やヒトの移動が予定通りに行えるか否かについては、慎重に見通しをたて、必要があればスケジュールの見直しを検討する。

  • Research Products

    (33 results)

All 2019 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] GRAINE project: precise gamma-ray observations with balloon-borne emulsion telescope2019

    • Author(s)
      Rokujo Hiroki for GRAINE collaboration
    • Journal Title

      EPJ Web of Conferences

      Volume: 208 Pages: 14003~14003

    • DOI

      10.1051/epjconf/201920814003

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 気球搭載型エマルション望遠鏡による宇宙高エネルギー ガンマ線精密観測計画 GRAINE2019

    • Author(s)
      青木茂樹, 高橋覚, 六條宏紀 for GRAINE collaboration
    • Journal Title

      RADIOISOTOPES

      Volume: 68 Pages: 877~891

    • DOI

      10.3769/radioisotopes.68.877

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of a balloon-style pressure vessel gondola for balloon-borne emulsion gamma-ray telescopes2019

    • Author(s)
      Rokujo H., Komiyama M., Aoki S. et al.
    • Journal Title

      Journal of Instrumentation

      Volume: 14 Pages: P09009~P09009

    • DOI

      10.1088/1748-0221/14/09/P09009

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] GRAINE project and first results on 2018 balloon-borne experiment2019

    • Author(s)
      S. Takahashi for GRAINE collaboration
    • Journal Title

      PoS

      Volume: ICRC2019 Pages: 607

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gamma-ray Imaging Performance of Nuclear Emulsion Telescope in GRAINE-2018 Balloon Experiment2019

    • Author(s)
      Hiroki Rokujo, Masahiro Komiyama, Yuya Nakamura, Saya Yamamoto for GRAINE collaboration
    • Journal Title

      PoS

      Volume: ICRC2019 Pages: 596

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] GRAINE 2018 experiment: performance evaluation for gamma-ray telescope utilizing nuclear emulsion2019

    • Author(s)
      Y. Nakamura for GRAINE collaboration
    • Organizer
      Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos Workshop 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Performance evaluation of gamma ray detectors at observation altitudes for GRAINE experiment in 20182019

    • Author(s)
      M. Komiyama for GRAINE collaboration
    • Organizer
      Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos Workshop 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 気球搭載エマルション望遠鏡のγ線イメージング性能2019

    • Author(s)
      六條宏紀 他 GRAINE collaboration
    • Organizer
      日本写真学会年次大会
  • [Presentation] GRAINE2018実験での気球高度における大気ガンマ線の測定2019

    • Author(s)
      六條宏紀 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] GRAINE計画:2018年気球実験コンバータ部ガンマ線観測性能2019

    • Author(s)
      小宮山将広 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] GRAINE計画:2018年気球実験における多段シフター搭載フィルムのフライトデータ解析状況の報告2019

    • Author(s)
      松田菖汰 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] GRAINE計画:2018年気球実験フライトデータ解析状況2019

    • Author(s)
      高橋覚 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] 大面積、長時間、高時間分解能を実現する原子核乾板時刻付与機構多段シフターの開発2019

    • Author(s)
      小田美由紀 他
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] GRAINE2018年気球実験におけるハドロン反応起因のガンマ線を利用したコンバータ性能評価2019

    • Author(s)
      中村悠哉 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] GRAINE2018:気球搭載型エマルション望遠鏡における時刻付与機構、多段シフター報告 ~フライトデータの時間情報解析~2019

    • Author(s)
      中村元哉 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] GRAINE計画:2018年豪州気球実験における姿勢情報と時刻情報を用いたエマルション望遠鏡性能評価2019

    • Author(s)
      中村崇文 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] GRAINE計画:2018年豪州気球実験における姿勢モニターとタイムスタンパーの連携解析によるエマルション望遠鏡の性能評価2019

    • Author(s)
      中村崇文 for GRAINE coll.
    • Organizer
      画像関連学会連合会第6回秋季大会
  • [Presentation] GRAINE Project: Balloon-borne Gamma-ray Telescope with Nuclear Emulsion2019

    • Author(s)
      S. Aoki for GRAINE collaboration
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Measurements of Cosmic Ray Nuclei with Balloon-borne Emulsion Gamma-ray Telescope Experiments(GRAINE) and with HIMAC Heavy Ion Beam experiments2019

    • Author(s)
      A. Iyono for GRAINE collaboration
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] GRAINE 2018 : the flight data of multistage shifter in 2018 balloon experiment2019

    • Author(s)
      S. Matsuda for GRAINE collaboration
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A development of next generation multistage shifter for GRAINE scientific observation2019

    • Author(s)
      M. Oda for GRAINE collaboration
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] GRAINE 2018: Performance evaluation of converter by analyzing gamma ray from hadronic interaction2019

    • Author(s)
      Y. Nakamura for GRAINE collaboration
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of the cylindrical pressurized vessel gondola realizing large observed for GRAINE scientific observation2019

    • Author(s)
      M. Komiyama for GRAINE collaboration
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] GRAINE2018:気球高度における大気ガンマ線の到来方向分析2019

    • Author(s)
      中村崇文 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] GRAINE2018実験での気球高度における大気ガンマ線スペクトル測定2019

    • Author(s)
      六條宏紀 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] GRAINE計画:2018年気球実験フライトデータでのコンバータ部ガンマ線観測性能評価2019

    • Author(s)
      中村悠哉 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] GRAINE計画:時間情報を用いた2018年気球実験フライトデータ解析による高多重度イベント評価2019

    • Author(s)
      松田菖汰 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] GRAINE計画:2018年気球実験フライトデータ解析報告2019

    • Author(s)
      高橋覚 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] GRAINE計画:GRAINE次期気球実験に向けた新型多段シフターの開発2019

    • Author(s)
      小田美由紀 for GRAINE coll.
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Remarks] 宇宙ガンマ線精密観測計画 GRAINE

    • URL

      https://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/appli/graine/

  • [Remarks] 宇宙ガンマ線精密観測実験GRAINE

    • URL

      http://neweb.h.kobe-u.ac.jp/labo/aoki/graine.html

  • [Remarks] オーストラリア気球実験B18-03の実施終了について

    • URL

      http://www.isas.jaxa.jp/topics/001356.html

  • [Remarks] 宇宙ガンマ線観測の100倍高解像度化を狙うエマルション望遠鏡の性能検証を実施

    • URL

      https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2018_07_17_02.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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