Search for the origin of the highest energy cosmic rays and the connection to multi-messenger astrophysics
| Project/Area Number |
19F19750
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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| Host Researcher |
佐川 宏行 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (80178590)
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| Foreign Research Fellow |
FEDYNITCH ANATOLI 東京大学, 宇宙線研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-10-11 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | Astroparticle physics / Cosmic rays / Atmospheric neutrinos / Astrophysical neutrinos / Nuclear physics / Radiation modeling / Open-source software |
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| Outline of Research at the Start |
人類が加速できた粒子のエネルギーの一千万倍以上の超高エネルギー宇宙線が宇宙から到来する。そのような宇宙線がどこからやってくるのか、またそのようなエネルギーをどうやって獲得することができたかは宇宙物理学の大きな謎のひとつである。
現在超高エネルギー宇宙線観測所として北半球のテレスコープアレイ実験と南半球のPierre Auger観測所が稼働しており、超高エネルギー宇宙線の到来方向の異方性が初めてとらえつつある。Fedynitch氏はこの結果を彼が開発してきた宇宙線伝播や粒子相互作用モデルのコードなどを駆使して理論的にどのように説明できるかに挑む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Fedynitch氏は2019年9月に宇宙線研究所(ICRR)での研究を始めました。Fedynitch氏は、ICRRで主導しているテレスコープアレイ(TA)実験を主軸に、開発した大気ニュートリノのコードによるニュートリノ実験の解析、さらにマルチメッセンジャー天体物理学の研究を行う予定です。初めは、これまでの研究の継続と今後の課題の取り組み方の整理を行い、TA実験に具体的にどのような貢献ができるかに関して、文献の初期調査や議論を行いました。外部の協力者で統計学に精通しているCapel氏と最新のBayesian統計学を用いた超高エネルギー宇宙線の到来方向の解析に関して議論を行いました。これをもとに、平昌（韓国）で開かれたTA collaboratio meetingにおいてTAのデータ解析に関する提案をしました。
またFedynitch氏はマインツ（ドイツ）、上海（中国）、ロンドン（イギリス）、クイニョン（ベトナム）の国際ワークショップで招待講演を行いました。上海のワークショップではFedynitch氏が共催しました。 2019年度にはCapel氏が1週間、さらにドイツのTUMのHuber氏が2週間ICRRを訪問して共同研究を行いました。
2019年1月から2019年度末はコード開発と論文の執筆を行いました。2月には、超高エネルギー宇宙線と核物理の連携研究であるPANDORAプロジェクトに関して、民井教授（大阪大学）および木戸博士（理研）との新しい共同研究を始めました。 このプロジェクトでは、github.comでオープンソースとして利用できるいくつかの特殊な計算コード（x4i3、PriNCe[超高エネルギー宇宙線の輸送問題を解明するための新しいコード]、およびそのサポートツール）を作成しました。
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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
Fedynitch氏はICRRにおいて研究者との交流および外部から招待した研究者との共同研究を行うことができました。また12月には高性能ワークステーションのパーツを取得し、開発用コンピュータとして構築し、正常に動作しています。
Fedynitch氏にとって、ICRRでは管理スタッフ、良好な作業条件、オフィススペース、インターネット、住居などがたいへん効率的に提供されています。これらは研究を論文にまとめたり、コード開発の作業を生産的に行うために期待したとおりの条件でした。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度には、Fedynitch氏による共同研究と進行中のプロジェクトがさらに進むことが期待され、2019年度に部分的に開発されたシミュレーションを用いて、いくつかのプロジェクトを実施します。これらは、宇宙線と生命の起源、宇宙線と標準モデルを超える物理学、次世代の空気シャワーシミュレーションCORSIKA8の開発、地下暗黒物質実験のための高精度のミューオンと中性子バックグランドの計算、超高エネルギー宇宙線と核物理の連携研究であるPANDORA(Photon-Absorption of Nuclei and Decay Observation for Reaction in Astrophysics)プロジェクトへの寄与、銀河合併率へのニュートリノ質量の影響などの学際的な研究を含みます。またゲスト学生を受け入れて、共同研究によって、次世代のハドロン相互作用コードの基礎を構築する予定です。以上の共同研究で得られた結果をまとめて国際学会で発表を行います。新型コロナウィルスの影響で当初の渡航計画の変更がありますが、研究の進展にはあまり影響しないことを期待しています。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
