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Knee領域一次宇宙線観測のための空気シャワーコア検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15540260
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関横浜国立大学

研究代表者

柴田 槇雄  国立大学法人横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50018016)

研究分担者 片寄 祐作  国立大学法人横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (90323930)
齋藤 敏治 (斎藤 敏治)  東京都立航空工業高等専門学校, 電子工学科, 教授 (40259833)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2004年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードCosmic Rays / Composition / Knee / Origin / Air shower / Proton Spectrum
研究概要

宇宙線起源の研究にとって重要なKnee領域(10^<15>eV〜10^<16>eV)の一次宇宙線組成を解明するために、鉄成分などの重原子核に起因する空気シャワーコアのエネルギー流を測定するバースト検出器の開発を行った。バースト検出器は40cmx50cmx3.5cm厚の鉛の下に1cm厚のシンチレータを置き、Wave length shifting fiberを通して光電子増倍管によりシンチレータからの信号を取り出す方式とし、平成15年度に1台の検出器を試作した。2つの光電子増倍管を用いることにより広いダイナミックレンジを確保している。空気シャワーシミュレーションによる検討から、このような検出器をチベット羊八井(標高4300m)の空気シャワー観測装置の中心部に3.75m間隔で格子状に配置したデザインによってArtificial Neural Networkを用いた解析から一次線組成の決定が可能であることを示した。(日本物理学会第59回年次大会(九大)28aZE9「チベット空気シャワーコア検出器の開発(1)」、日本物理学会2004年秋季大会(高知大)29aSF-2「Tibet実験によるKnee領域一次宇宙線化学組成(II)」。
平成16年度は光電子増倍管のlinearityチェック、ワイドレンジ化の試み、シンチレータの位置依存性のチェック、データ収集システムの開発などを行った後、4台のバースト検出器を製作してチベット空気シャワー観測装置の中心部に設置し、平成16年10月よりテスト観測を開始した。現在バースト検出器のトリガーしきい値を40粒子相当に設定して、期待値どおりのトリガー頻度でデータが順調に収集されている。これまでに解析されたデータはシミュレーションとも良く一致し、目的とした空気シャワーコア観測装置としての性能が十分に発揮されていることを確認した。この結果は日本物理学会第60回年次大会(東京理科大)で発表した(24aXH2「Tibet実験によるKnee領域一次宇宙線化学組成(III)」,24aXH3「TibetASγ連動実験によるKnee領域の宇宙線化学組成とエネルギースペクトルの研究」,25aXH7「チベット空気シャワーコア検出器の開発(II)」)。
本研究で開発した検出器は次期の大規模実験で十分実用に耐える性能を持つことが示された。今回開発した検出器を20x20の格子状に配置することにより、高い統計精度でknee領域のproton, helium, Feの各成分スペクトルが数年間の観測から明らかにできると期待される。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (10件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] Primary proton spectrum around the knee observed by the Tibet air-shower experiment2004

    • 著者名/発表者名
      柴田 槇雄, 齋藤敏治, 片寄祐作他
    • 雑誌名

      Advances in Space Research(COSPAR) (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Automatic analysis of the emulsion chamber using the image scanner Applied to the Tibet hybrid experiment2004

    • 著者名/発表者名
      柴田 槇雄, 齋藤敏治, 片寄祐作他
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 523

      ページ: 193-205

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Primary proton spectrum around the knee observed by the Tibet air-shower experiment2004

    • 著者名/発表者名
      M.Amenomori et al.
    • 雑誌名

      Advances in Space Research(COSPAR) (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Automatic analysis of the emulsion chamber using the image scanner applied to the Tibet hybrid experiment2004

    • 著者名/発表者名
      S.Ozawa et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 523

      ページ: 193-205

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Primary proton spectrum in the knee region observed by the Tibet hybrid experiment2003

    • 著者名/発表者名
      柴田 槇雄, 齋藤敏治, 片寄祐作他
    • 雑誌名

      Proceedings of 28^<th> International Cosmic Ray Conference HE1

      ページ: 107-110

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Emulsion Chambers in Tibet Hybrid Experiment Using the Image Scanner2003

    • 著者名/発表者名
      柴田 槇雄, 齋藤敏治, 片寄祐作他
    • 雑誌名

      Proceedings of 28^<th> International Cosmic Ray Conference HE1

      ページ: 753-756

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Primary proton spectrum around the knee deduced from emulsion-chamber data obtained at Mts.Fuji and Kanbala2003

    • 著者名/発表者名
      柴田 槇雄, 齋藤敏治他
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics Vol.18

      ページ: 637-648

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Primary proton spectrum in the knee region observed by the Tibet hybrid experiment2003

    • 著者名/発表者名
      M.Amenomori et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of 28^<th> International Cosmic Ray Conference HE1

      ページ: 107-110

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Emulsion Chambers in Tibet Hybrid experiment using the Image Scanner2003

    • 著者名/発表者名
      M.Amenomori et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of 28^<th> International Cosmic Ray Conference HE1

      ページ: 753-756

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Primary proton spectrum around the knee deduced from emulsion-chamber data obtained at Mts.Fuji and Kanbala2003

    • 著者名/発表者名
      J.Huang et al.
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics 18

      ページ: 638-647

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 柴田槇雄, 斎藤敏治他: "Primary proton spectrum around the knee deduced from the emulsion-chamber data obtained at Mts.Fuji and Kanbala"Astroparticle Physics. Vol.18. 637-648 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 柴田槇雄, 斎藤敏治, 片寄祐作他: "Automatic analysis of the emulsion chamber using the image scanner applied to the Tibet hybrid experiment"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. (In press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 柴田槇雄, 斎藤敏治, 片寄祐作他: "Primary proton spectrum in the knee region observed by the Tibet hybrid experiment"Proceedings of 28^<th> International Cosmic Ray Conference. HE1. 107-110 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 柴田槇雄, 斎藤敏治, 片寄祐作他: "Analysis of Emulsion Chambers in Tibet Hybrid Experiment Using the Image Scanner"Proceedings of 28^<th> International Cosmic Ray Conference. HE1. 753-756 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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