2020 Fiscal Year Annual Research Report
Search for cosmic PeV particle accelerators using a new cosmic-ray observatory in Andes highland
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19H00678
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
さこ 隆志 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (90324368)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日比野 欣也 神奈川大学, 工学部, 教授 (80260991)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 銀河宇宙線 / ガンマ線天文学 / 粒子加速 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙を飛び交う高エネルギーの粒子「宇宙線」は、銀河系内の天体でも10^15電子ボルト以上に加速されていると考えられている。一方、加速天体はいまだに明らかになっておらず、宇宙物理学上で最大の謎のひとつである。10^15電子ボルトの粒子が天体周辺の物質にぶつかると、10^14電子ボルトのガンマ線が生成される。発生源から直進して飛来するガンマ線を検出することで10^15電子ボルト加速天体を特定できる。 本研究では、南米ボリビアの標高4700mのチャカルタヤ山中腹に建設された新しい空気シャワー検出器に、地下ミュー粒子検出器を設置することで、世界で初めての南天での10^14電子ボルトガンマ線放射天体を探索する。南半球からは、銀河系中心付近に存在する超巨大ブラックホールや 、超新星残骸、パルサーなど、多様な候補天体が観測可能で、初発見から系統的研究につなげる。
当該年度は、新型コロナウィルス感染症の影響で現地訪問が叶わなかったが、ボリビア・サンアンドレス大学とのオンラインでの議論、購入機器の国内での試験、モンテカルロ計算による装置配置の最適化などの研究を続けた。2022年5-6月に現地訪問が可能になり、97台の地上検出器の設置とケーブルの配線、データ収集機器の設置と動作試験を完了した。また、次年度のさらなる地上検出機拡張に向けて、東京大学宇宙線研究所乗鞍観測所に保管されているプラスチックシンチレータの輸送を実施した。これによって低コストで装置性能を向上させることが可能になる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究はボリビアで新たな装置を設置し観測することで目的を達成する。コロナ禍によって現地訪問が叶わない中、現地研究者の努力によってインフラ整備や設計が進んだ。2022年6月の訪問で地上検出器の設置が完了したが、運転には至っていない。地下検出機の設計も大きく進んだが、製作業者選定の作業が残る。
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| Strategy for Future Research Activity |
ボリビアを訪問し地上検出機の稼働を実現し、地上検出器による宇宙線観測を開始する。地下ミュー粒子検出器の設計を最終確認したのち、現地製作業者を選定し設置を始める。荷電粒子宇宙線の信号を利用して地上検出器単独での性能評価を進め、地下ミュー粒子検出器のデータが利用可能になり次第ガンマ線天体の探索を開始する。まずは、3x10^13電子ボルトあたりの既知の高輝度天体の解析を進め、半年程度で基本性能を実証する。その後、10^14電子ボルトガンマ線放射天体の探索を行う。総観測時間が当初の予定に及ばないが、１年の観測で有意義な結果が得られることがわかっている。
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