Development of a multi-channel particle discrimination measurement system for direct comparison of air shower models

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03884
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野中 敏幸 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (30506754)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荻尾 彰一 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (20242258) ; さこ 隆志 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (90324368)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 宇宙線物理学 / 超高エネルギー宇宙線 / 粒子検出器 / 空気シャワー / ハドロン相互作用

Outline of Annual Research Achievements

将来の大気蛍光望遠鏡と連動した、”陽子”-“ 大気”衝突を選択的に選んだ空気シャワーモデルの検証を可能にするための手法の一式を確立するために、本研究では、複数のセグメントで構成した鉛サンドイッチ型検出器(鉛-検出器) と、コンクリート遮蔽の下に備えられた検出器(コンクリート-検出器) の両方を用い、２次シャワー粒子の弁別測定を行うデータ取得システムの構築及び、得られたデータの空気シャワーモデルとの比較をおこなう。
これまでに　 コンクリートブロックの遮蔽下に配置された検出器モジュール、および鉛サンドイッチ型シンチレーター検出器がTA 実験サイト中央のレーザー射出装置(CLF) 付近に配置され、試験的な測定を行っている。
２０２０年度は国内にて以下の作業を継続した。
1. 本研究で開発する多チャンネルデータ収集システムは複数のFADCボード上のメモリに記録された信号から、外部からの空気シャワー到来時刻の情報に同期したものを　TCP/IP通信で読み出す。この開発を継続した。
2. 検出器からの信号をデジタル化するためのFADC回路の量産を行った。TA実験のものを基本とし、最近の部品の入手状況に合わせての変更、回路の安定化の為に必要な修正を施してある。現在製作された回路の動作試験、温度試験を進めている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

コロナ感染症の流行拡大によって移動に制限が大きく米国の観測装置での作業を行うことができなかった。

Strategy for Future Research Activity

今年度製作したのFADC 回路を用い、隣接するシングルボードコンピューター(SBC) からデータ読み出しを行うシステムを観測サイトに設置する。設置後はTA 実験の活動拠点から遠隔操作、装置のコントロールと収集されたデータの定期バックアップと初期解析を行う。
2021年度末を目処に TA 実験での空気シャワー再構成結果を用いて、イベント毎に、シャワーコア位置、到来方向、シャワーエネルギーを把握し、設置した検出器中での観測量、（エネルギー損失、パルスカウント）の解析を進める。また並列に設置されているAuger 水タンク検出器２台と観測量を比較し、装置の構成と初期解析の結果を報告する。

Causes of Carryover

渡航制限により、現地での作業が困難となり、予算の大きな架台の製作も次年度に持ち越しとなったため本年度の残額が生じた。次年度の製作作業と支払いで使用する。