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2006 Fiscal Year Annual Research Report

宇宙線電子・陽電子観測による暗黒物質検出の可能性

Research Project

Project/Area Number 18540293
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionShibaura Institute of Technology

Principal Investigator

吉田 健二  芝浦工業大学, システム工学部, 助教授 (90260984)

Keywords宇宙線 / 暗黒物質 / 電子
Research Abstract

WIMP暗黒物質の対消滅により生じる単一エネルギーの電子、陽電子は、100GeV以上のエネルギー領域で観測されることが期待されている。しかしながら、100GeV以上のエネルギー領域での宇宙線電子+陽電子観測は、エマルションチェンバー(ECC)による30年以上にわたる気球実験と南極上空でのATICによる長時間気球実験でなされているだけである。南極周回気球による宇宙線電子観測実験(PPB-BETS)でも100GeV以上の宇宙線電子観測が行われていたが、エネルギースペクトルは不十分なままであった。このため、PPB-BETSの観測データから、ほぼ最終的な形で宇宙線電子+陽電子のエネルギースペクトルを導出した。また、これまでの宇宙線電子+陽電子スペクトルを評価し、PPB-BETSの結果がBETSを始めとするこれまでの100GeV以下のエネルギースペクトル、ATICによる100GeV以上のエネルギースペクトルと一致していることを確認した。次に、WIMP暗黒物質の対消滅により生じる単一エネルギーの電子、陽電子は銀河系内を伝播して地球に到達するため、べきが-2乗のべキ型関数とHeaviside階段関数を組み合わせたエネルギースペクトルになることが期待される。エマルションチェンバーを始めとする100GeV以上の宇宙線電子+陽電子スペクトルに対して、観測装置のエネルギー分解能を取り入れて、この関数形を用いてWIMP暗黒物質起源の電子+陽電子フラックスの上限値、および対応する暗黒物質の質量を導出した。将来計画としては、宇宙ステーション搭載用電子観測装置CALETによる10TeVまでの宇宙線電子+陽電子観測計画がある。存在が予言されているWIMP暗黒物質から期待される電子+陽電子エネルギースペクトルがCALETによりどのように観測されるのかをシミュレーションし、有意に検出できる可能性があることを示した。

  • Research Products

    (3 results)

All 2007 2006

All Journal Article (3 results)

  • [Journal Article] CALETの開発X : CALETによる電子、ガンマ線観測の概要2007

    • Author(s)
      吉田健二, 他JEM-CALET WG
    • Journal Title

      第7回 宇宙科学シンポジウム集録 (印刷中)

  • [Journal Article] High-Energy Cosmic-Ray Electrons in the Galaxy2007

    • Author(s)
      K.Yosida
    • Journal Title

      Advances in Space Research (Accepted)

  • [Journal Article] Cosmic-ray Electron Energy Spectra above 100GeV by Polar Patrol Baloon in Antarctica2006

    • Author(s)
      K.Yoshida, S.Tori, T.Yamagami, T.Tamura, H.Kitamura et al.
    • Journal Title

      Prop. of 25^<th> International Symposium on Space Technology and Science (Selected Papers)

      Pages: 1138-1143

URL: 

Published: 2008-05-08   Modified: 2016-04-21  

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