2021 Fiscal Year Research-status Report
Search for Ultra-High Energy Cosmic Ray origin using the extended Telescope Array experiment
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19KK0074
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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) |
野中 敏幸 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (30506754)
木戸 英治 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (00633778)
藤井 俊博 京都大学, 白眉センター, 特定助教 (50706877)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | 極高エネルギー宇宙線 / 空気シャワー / 近傍銀河 / ホットスポット / 粒子加速 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極高エネルギー宇宙線は、たったひとつの粒子が10ジュールを超えるエネルギーを持つ宇宙放射線である。その起源として、大質量星の爆発や、ブラックホールの重力エネルギー解放、あるいは銀河同士の衝突など、壮大な高エネルギー宇宙現象が考えられているが、いまだ答えは見つかっていない。米国ユタ州デルタ市郊外で、拡張テレスコー プアレイ実験による 10^19 eV以上の極高エネルギー宇宙線観測を推進し、テレスコープアレイ実験が報告した宇宙線到来方向の集中「ホットスポット」の存在を 5シグマを超える統計的有意性で明らかにする。この観測で極高エネルギー宇宙線天文学を確立し、宇宙物理学の最重要課題の一つである宇宙線の起源解明をすすめる。
コロナ禍でユタ大学のみで継続していた地上検出器の保守作業に、当該年度は日本から参加した。エキスパートの木戸の指導のもと、 不具合装置を回収し集中的な改善作業を行った。拡張TA装置の運用が二冬目を超え、降雪後にバッテリー過充電が見られ ることが明らかになった。夏の間に代替の充電制御器に交換し過充電の頻度を減らすことができた。日本からのリモートモニタシフトを継続し、現場作業充実をはかった。コロナ禍で停止していた一部の蛍光望遠鏡の観測を再開するため、日本人エキスパートを派遣し、装置の正常稼働を確認した。次年度から観測を再開する予定である。
地上検出器のデザインと基礎性能について論文を執筆し出版した。また、地上検出器データを用いた機械学習による再構成手法を開発し、論文を出版した。データ解析では拡張TA実験の地上検出器のモンテカルロ計算を確立し実データとの比較が可能になった。暫定的なエネルギースペクトルを決定し先行研究と矛盾しないことを宇宙線国際会議で報告した。地上検出器と蛍光望遠鏡のハイブリッドデータの取得も進み、高精度での事象再構成を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ禍で現地派遣が困難な状況が続いたが、装置が比較的安定に稼働し、リモートモニタと現地技術者の連携により順調にデータ取得が進んでいる。一部の大気蛍光望遠鏡が運転を止めているが、増設分も現地研究者と日本からのリモートシフトでデータを蓄積している。
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| Strategy for Future Research Activity |
運転を止めている蛍光望遠鏡の運転を再開する。現地観測を確立後にリモート運転と緊急対応体制を確立する。2022年度初めに発電機から商用電力への切り替えに成功しており、より安定した観測が実現できる予定である。地上検出器データの解析を進める。10分単位での検出器の較正データを組みこんだモンテカルロ計算が実現しており、現在、較正データ自身の詳しい確認をユタ大学の熟練者と共に進めている。通信状態が悪い一部の検出器について集中的に現地を訪問してアンテナ調整を行い通信状況を改善する。蓄積されたデータからエネルギースペクトルを求める。また、TA実験で発見されたホットスポット異方性の検証を進める。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍でリモート対策を強化しつつ研究を推進している。当該年度後半より現地作業の実績が積まれてきたので、次年度に集中的に現地作業を実施する。大気蛍光望遠鏡の鏡洗浄、地上検出器の集中補修の旅費に使用する。
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