High-sensitivity observation of low-energy antiprotons for the study of solar modulation of cosmic-rays

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14505
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(機構本部施設等) (2021-2022); Japan Aerospace EXploration Agency (2020)
• Principal Investigator: Kozai Masayoshi 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(機構本部施設等), データサイエンス共同利用基盤施設, 特任研究員 (60781739)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 銀河宇宙線 / 反陽子 / 反粒子 / 太陽変調 / 惑星間空間 / 宇宙天気 / リチウムドリフト型シリコン検出器 / 自励振動ヒートパイプ

Outline of Final Research Achievements

Properties of galactic cosmic rays are altered by the solar wind plasma ejected from the sun, which is called the solar modulation of cosmic rays. Cosmic-ray antiprotons are attracting attention as a key to solving the solar modulation problem. In this research, we developed a mass production method and cooling technology for a large silicon detector, which was a technical issue for high-sensitivity antiproton observation. In addition, we evaluated atmospheric effects on cosmic rays, aiming for an integrated study of cosmic rays by an antiproton observation at the top of the atmosphere and ground-based observations. From the above, we showed the path to the solar modulation research using antiprotons.

Free Research Field

宇宙線物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

オーロラをはじめとする地球磁気圏や超高層大気の変動は太陽風（太陽から常時噴出するプラズマ風）に支配されている。太陽風の電磁的構造の解明は宇宙時代の環境問題として喫緊の課題である。宇宙線の太陽変調は太陽－地球間距離に匹敵する大規模構造の情報が得られる数少ない研究対象である。特に反陽子は宇宙線中で唯一存在が確認されている反原子核成分であり、独自の知見を与えてくれると期待される。本研究は反陽子観測での技術的課題の解決方法を示し、その実現への道筋をつけた。また本研究の成果は、他分野での放射線計測や冷却実験などへの応用も期待される。