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中性子星連星のX線偏光観測による量子電磁気学の非線形効果の検証

研究課題

研究課題/領域番号 13J05312
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 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

岩切 渉  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,320千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードX線偏光計 / Time Projection Chamber / X線偏光 / 中性子星 / TPC型X線偏光計 / 小型X線発生装置
研究実績の概要

当該年度における研究の成果の1つは、NASAゴダード宇宙飛行センターのX線偏光観測衛星ミッション、「PRAXyS」に搭載される、Time Projection Chamber(TPC)の技術を用いたガスX線偏光計の、検出器較正論文を主著者としてまとめ上げ、Nuclear Instruments and Methods in Physics(NIM)に投稿したことである。1兆ガウスという地上では作り出すことの難しい強磁場を持つ中性子星連星のX線偏光観測を実現可能にすることは、量子電磁気学(QED)の非線形効果の検証にとって有効である。この論文は、昨年度に米国ブルックヘブン国立研究所のシンクロトロン放射光施設において行った偏光感度の性能評価試験結果と、NASAゴダードで行われた、無偏光ソースを用いた系統誤差の評価試験で構成されている。今回の解析から、6.4 keV以上のエネルギー以上では、飛跡が長すぎて、従来の電子飛跡画像の再構成法では十分にブラッグピークの影響を除去できず、偏光感度が予想よりも下がってしまうことがわかった。そのため、我々は新たな方法として、離心率に加えて画像の3次モーメント(Skewness)を用いた新たなロジックを開発し、高エネルギー側で偏光感度が下がる事態を回避することに成功した。これらの結果を用いて、現在の偏光計の性能と、典型的なX線ミラーの性能を組み合わせて、中性子星連星を観測した際に、どの程度の偏光度まで、QEDの非線形効果による真空の複屈折現象を検証できるかを定量的に見積もり、自身がLOCの一人として開催した、「~中性子星の観測と理論~ 研究活性化ワークショップ」等で発表を行った。また、これまでのすざく衛星による中性子星連星の観測結果などをまとめて、理研で行われた国際ワークショップ、「Comprehensive Studies of Neutron Stars」や、X線偏光計の軌道上での較正方法の打ち合わせをするために訪れたUniversity of Iowaでセミナーを行い、電波観測など、他波長の専門家らと議論を行った。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center/University of Iowa(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Suzaku Wide-band All-sky Monitor measurements of duration distributions of gamma-ray bursts2016

    • 著者名/発表者名
      Norisuke Ohmori
    • 雑誌名

      Publication of the Astronomical Society of Japan

      巻: 未定 号: SP1 ページ: 20-30

    • DOI

      10.1093/pasj/psw009

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Suzaku observations of the hard X-ray spectrum of Vela Jr2016

    • 著者名/発表者名
      Sawako Takeda
    • 雑誌名

      Publication of the Astronomical Society of Japan

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Transient Accreting X-Ray Pulsar XTE J1946+274: Stability of X-Ray Properties at Low Flux and Updated Orbital Solution2015

    • 著者名/発表者名
      Marcu-Cheatham, D. M., Pottschmidt, K., Terada, Y., et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal,

      巻: 815 号: 1 ページ: 44-56

    • DOI

      10.1088/0004-637x/815/1/44

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sub-MeV band observation of a hard burst from AXP 1E 1547.0-5408 with the Suzaku Wide-band All-sky Monitor2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yasuda, W. B. Iwakiri, M. S. Tashiro, Y. Terada, T. Kouzu, T. Enoto, et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: TBD 号: 3 ページ: 12-12

    • DOI

      10.1093/pasj/psv011

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Properties of the flight model gas electron multiplier for the GEMS mission2014

    • 著者名/発表者名
      (共著)Takeuchi, Yoko; Kitaguchi, Takao; Hayato, Asami; Tamagawa, Toru; Iwakiri, Wataru; Asami, Fumi; Yoshikawa, Akifumi; Kaneko, Kenta; Enoto, Teruaki; Black, Kevin; Hill, Joanne E.; Jahoda, Keith
    • 雑誌名

      Proceeding of SPIE

      巻: 9144 ページ: 91444N-91444N

    • DOI

      10.1117/12.2057159

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Broad-band Spectroscopy of Hercules X-1 with Suzaku2014

    • 著者名/発表者名
      F. Asami, and T. Enoto, et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 66 号: 2 ページ: 44-44

    • DOI

      10.1093/pasj/psu005

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 中性子星強磁場が作り出すX線輝線構造の発見2014

    • 著者名/発表者名
      岩切渉
    • 雑誌名

      天文月報

      巻: 107巻 第3号 ページ: 145-153

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A change in the hard X-ray spectral shape of the accretion powered pulsar 4U 1626-67 during the spin-up phase2016

    • 著者名/発表者名
      Wataru Iwakiri
    • 学会等名
      41st COSPAR Scientific Assembly
    • 発表場所
      Istanbul, Turkey
    • 年月日
      2016-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線偏光観測衛星PRAXySに搭載するガスX線偏光計開発の現状2016

    • 著者名/発表者名
      岩切 渉
    • 学会等名
      日本物理学会春季年会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] X線偏光観測衛星PRAXySで中性子星はどう見えるか2015

    • 著者名/発表者名
      岩切 渉
    • 学会等名
      ~中性子星の観測と理論~ 研究活性化ワークショップ
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-12-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Observations of Cyclotron Resonance Features2015

    • 著者名/発表者名
      Wataru Iwakiri
    • 学会等名
      Comprehensive Studies of Neutron Stars
    • 発表場所
      RIKEN
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PRAXyS衛星搭載X線偏光計のシンクロトロン放射光を用いた性能評価2015

    • 著者名/発表者名
      岩切 渉、他
    • 学会等名
      日本物理学会春季年会
    • 発表場所
      早稲田大学、東京都
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Cosmic X-ray Study of the Physics in Strong Magnetic Field and Expectation for Ground Experiments2014

    • 著者名/発表者名
      Wataru Iwakiri
    • 学会等名
      PLASMA2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟県
    • 年月日
      2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 小型かつ変調型のX線発生装置Modulated X-ray Source(MXS)の製作と性能評価2014

    • 著者名/発表者名
      岩切 渉、他
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 発表場所
      山形大学、山形県
    • 年月日
      2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] X線天文衛星「すざく」搭載WAM検出器による太陽フレアの硬X線・ガンマ線帯域の時系列解析2013

    • 著者名/発表者名
      岩切渉
    • 学会等名
      日本天文学会 秋季年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2013-09-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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