Demonstration of 100 TeV gamma-ray observation in the southern hemisphere

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01922
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kawata Kazumasa 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (10401291)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ガンマ線 / 宇宙線 / ミューオン / 空気シャワー

Outline of Final Research Achievements

The aim of this project is to complete a prototype experiment (ALPAQUITA) at the site in the middle of Mount Chacaltaya (4,740 m above sea level) in Bolivia, South America, and to verify the feasibility and problems of its construction. In this project, we completed the design study of the underground water-Cherenkov-type muon detector for the ALPAQUITA experiment, and are ready for installation. In addition, we finished to deploy all the scintillation detectors of the ALPAQUITA experiment, and the data acquisition system started in September 2022. As a result, we succeeded in detecting the "Moon's shadow (=cosmic ray shielding phenomenon by the Moon)" using the recorded data for three months with the ALPAQUITA array. From this observation, we demonstrated that the angular resolution is estimated to be about 1 degree, as is expected.

Free Research Field

宇宙線物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

宇宙線が発見されて100年以上が経つが、未だその起源についての確定的証拠は得られていない。荷電粒子である宇宙線は宇宙に存在する磁場で方向を曲げられ直接その起源天体を同定できない。一方、加速源で生成された高エネルギー宇宙線は銀河系内の分子雲と衝突して高エネルギーガンマ線を発生させる。磁場による偏向を受けないガンマ線を観測することで、宇宙線の起源を同定し、高エネルギー天体での粒子加速や、宇宙線の地球までの伝搬方法を明らかにすることができる。本研究では、銀河系中心領域を含む南天領域からの100TeV領域ガンマ線を高感度で実現させるためにプロトタイプ検出器を建設し、期待通りの性能を実現させた。