7素子宇宙線望遠鏡による超高エネルギー宇宙物理学

• 研究課題/領域番号: 08041096
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 学術調査
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 手嶋 政廣 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (40197778)
• 研究分担者: 千川 道幸 近畿大学, 理工学部, 講師 (50179941) ; 石川 文雄 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (30092133) ; 大西 宗博 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (10260514) ; 吉田 滋 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (00272518) ; 林田 直明 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (50114616) ; 佐々木 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (40242094) ; 永野 元彦 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (00013384) ; D Sokolsky ユタ大学, 物理学科, 教授 ; 日比野 欣也 神奈川大学, 工学部, 講師 (80260991) ; E.C Loh ユタ大学, 物理学科, 教授 ; 河辺 征次 高エネルギー物理学研究所, データ処理センター, 助教授 (10044786) ; 高橋 保 大阪市大学, 理学部, 教授 (20047137) ; 坂田 通徳 甲南大学, 理学部, 教授 (60068111) ; 梶野 文義 甲南大学, 理学部, 助教授 (50204392) ; 林 嘉夫 大阪市大, 理学部, 助教授 (00106337) ; 川上 三郎 大阪市大, 理学部, 助教授 (40047337) ; 井上 直也 埼玉大学, 理学部, 助手 (40168456) ; 水谷 興平 埼玉大学, 理学部, 助教授 (60008844)
• 研究期間 (年度): 1996 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 23,000千円 (直接経費: 23,000千円); 1998年度: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円); 1997年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円); 1996年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
• キーワード: 宇宙線 / ガンマ線 / チェレンコフ光 / シンチレーション光 / 超新星 / 活動銀河 / 望遠鏡 / 宇宙 / 超新星残骸 / 宇宙ガンマ線 / 高エネルギー宇宙物理 / カニ星雲 / 望遠鏡アレイ / 大気シンチレーション光 / Mkn421

研究概要

最高エネルギー宇宙線、高エネルギーガンマ線による高エネルギー宇宙物理の研究を進めるために、米国ユタ州に7素子宇宙線望遠鏡を設置し、この装置による観測を行ってきた。7素子宇宙線望遠鏡では、従来の方法と異なり、宇宙線空気シャワーからのチェレンコフ光、シシチレーション光を光学的な方法により測定する。宇宙線空気シャワーの飛跡を大口径の望遠鏡で撮像し、その3次元的な特徴からより多くの情報を取り出すこと、また高精度のエネルギー測定、到来方向測定が可能となる。
平成8年より3年をかけて7素子宇宙線望遠鏡をユタ州ダグウェイのユタ大学フライズアイサイトに設置をおこなった。また同時に設置された装置を使い、約2年間連続観測を行ってきた。
研究成果としては、カニ星雲、活動銀河Mrk421、Mrk501、1ES1959からの高エネルギーガンマ線を検出することに成功した。特にMrk501からのガンマ線については、そのエネルギー分布に折れ曲がりが存在すること、また、その強度に24日の周期性があることを発見した。 活動銀河1ES1959は我々によりはじめてガンマ線天体であることが同定された。最高エネルギー宇宙線はその頻度が極端に低いので、現段階では、22km遠方から大気中にレーザーを放射し、擬似宇宙線空気シャワーを作り、装置の感度を評価すると同時に、大気の透明度を定量化することに成功した。

研究成果

• [文献書誌] M.Teshima他: "Observation of TeV gamma ray flares from Mrk501" Astro.Phys.J.Lett.504・2. 71-74 (1998)
• [文献書誌] M.Teshima他: "Extension of the Cosmic-Ray Energy Spectrum beyond GZK Cutoff" Phys.Rev.Lett.81. 1163-1166 (1998)
• [文献書誌] M.Teshima他: "Apossible correlation of Most energetic cosmic rays……" Phys.Rev.77. 1000-1003 (1996)
• [文献書誌] M.Teshima他: "A Measurement of the Air Fluorescence Yield" Nucl.Instr.and Meth.A372. 527-533 (1996)
• [文献書誌] S. Aiso, et al.: "Detection of TeV Gamma Rays from Crab using the Telescope Array Prototype" Proceedings of 25th International Cosmic Ray Conference (Durban). 3. 177-180 (1997)
• [文献書誌] S. Aiso, et al.: "TeV Gamma Rays from Markarian 421" Proceedings of 25th International Cosmic Ray Conference (Durban). 3. 261-264 (1997)
• [文献書誌] S. Aiso, et al.: "The Telescope Array Project" Proceedings of 25th International Cosmic Ray Conference (Durban). 5. 373-376 (1997)
• [文献書誌] N. Hayashida et al.: "A Possible Correlation of Most Energetic Cosmic Rays Observed by AGASA with Super galactic Structure" Phys. Rev. Lett.77. 1000-1003 (1996)
• [文献書誌] F. Kakimoto et al.: "A Measurement of the Air Fluorescence Yield" Nucl. Instr. and Meth.A372. 527-533 (1996)
• [文献書誌] N.Hayashida et al.: "A Possible Correlation of Most Energetic Cosmic Rays Observed by AGASA with Super galactic Structure," Phys.Rev.Lett.77. 1000-1003 (1996)
• [文献書誌] F.Kakimoto et al.: "A Measurement of the Air Fluorescence Yield," Nucl.Instr,and Meth.A372. 527-533 (1996)