2023 Fiscal Year Final Research Report

Long-term observations to study the origins of Galactic Cosmic Rays and search for Dark Matter with CALET

Research Project

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Project/Area Number	19H05608
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Broad Section B
Research Institution	Waseda University
Principal Investigator	TORII Shoji 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (90167536)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	森正樹立命館大学, 理工学部, 教授 (80210136) 田村忠久神奈川大学, 工学部, 教授 (90271361)
Project Period (FY)	2019-06-26 – 2024-03-31
Keywords	高エネルギー宇宙線 / 宇宙線加速 / 宇宙線銀河内伝播 / 近傍加速源 / 暗黒物質 / 多波長天文学 / 国際宇宙ステーション / カロリメータ
Outline of Final Research Achievements	In this research, we have been carrying out a program of world-class high-precision observations over 8 years using CALET, the CALorimetric Electron Telescope experiment, which was installed on the International Space Station Japanese Experiment Module "Kibo" in 2015. The CALET results show a complex structure (hardening and softening) in the energy spectrum of high-energy cosmic ray proton and nuclear components that differs greatly from a single power law, requiring a new understanding of the conventional cosmic ray acceleration and propagation mechanism, including the existence of unknown acceleration sources. Furthermore, the structure of the electron + positron spectrum obtained through direct observation up to 7.5 TeV, the world's highest energy, has yielded important results for discovering the nearby sources and for understanding the contributions of pulsars and dark matter as sources of positron excess.
Free Research Field	宇宙線物理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	宇宙線は磁場や光子あるいは星間物質との相互作用により、電磁波（赤外線、X線、ガンマ線）やニュートリノを生成することにより、これらの観測の十分な理解に必要な基本的情報を与える。本研究では、宇宙線諸成分の高精度な観測により、まだ多くの謎が残されている宇宙線の起源（加速）と銀河内伝播機構の正確な理解を達成することにより、宇宙線物理学の新たな展開が図られている。さらに、重力波源からの電磁放射を含む多波長観測の重要な一環として貢献するとともに、地球・太陽磁気圏に対する太陽活動の影響を常時モニターする観測が新たに加わることにより、宇宙天気予報の精度向上に寄与することが期待される。