LHCでの最前方中性子測定による宇宙線シャワーモデルの精密化

• 研究課題/領域番号: 09J07959
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 間瀬 剛 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 高エネルギー宇宙線 / ハドロン相互作用モデル / LHC加速器 / ハドロン相互作用

研究概要

申請者はLHC加速器を用いた超前方中性粒子測定実験LHCfに参加している。LHC加速器は平成21年3月に世界最大のエネルギーである3.5TeV+3.5TeV陽子同士の衝突を成功させた。また6月には100μradの角度をつけて衝突させることにも成功している。また低エネルギーである450GeVの衝突を2009年に引き続き行った。LHCf実験は上記のすべての条件でデータ取得を行い、450GeV衝突では約5万のイベントの検出、3.5TeV衝突では約5000万イベントの検出に成功している。申請者は平成21年1月31日から平成21年7月3日まで平成21年度優秀若手研究者海外派遣事業(特別研究員)に採用され、当該期間にLHC加速器のあるCERNで研究に従事した。申請者はLHCfメンバーの一員として24時間シフトを組んで共同研究者とともにデータ取得にあたった。
さらに得られたデータのキャリブレーションとして使用している2007年度に行われたSPSビーム実験の再解析を行ない、LHCf実験で得られたエネルギー決定のパラメータを新しいものに更新した。過去に行われたシミュレーションに用いられているCosmos/Epicsというコードのバージョンが古いものであったため、新しいものとはエネルギー損失等に若干の差異がでることが予想された。そこでバージョンを最新のものにして新たにシミュレーションを行い、先人とは独立した解析によって新しくパラメータを決定し、以前のものと1%程度の相違があることを確認した。また新しいバージョンでのシミュレーション結果を使用して検出器のエネルギー分解能やエネルギースケールの評価を行った。

研究成果

• [雑誌論文] LHCf : calibration of hadron interaction models for high energy cosmic-ray physics at the LHC energy (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Mase, O.Adriani, L.Bonechi, M.Bongi, G.Castellini, R.D'Alessandro, A.Faus, M.Grandi, M.Haguenauer, Y.Itow, K.Kasahara, K.Kawade, D.Macina, K.Masuda, Y.Matsubara, H.Menjo, G.Mitsuka, Y.Muraki, M.Nakai, P.Papini, A.-L.Perrot, S.Ricciarini, T.Sako, Y.Shimizu, K.Taki, T.Tamura, S.Torii, A.Tricomi, W.C.Turner, J.Velasco, A.Viciani, K.Yoshida
  • 雑誌名: AIP Conf.Proc. 巻: 1238 ページ: 349-351
• [学会発表] LHCf検出器によるハドロン事象解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 間瀬剛, LHCf collaboration, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 要旨集
  • 年月日: 2011-03-03
• [学会発表] LHCf : calibration of hadron interaction models for high energy cosmic-ray physics at the LHC energy (2009)
  • 著者名/発表者名: 間瀬剛
  • 学会等名: Tours2009
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] Neutron measurement of the LHCf experiment
  • 著者名/発表者名: 間瀬剛
  • 学会等名: ICRC2009
  • 発表場所: ウッチ(ポーランド)