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新型大気蛍光望遠鏡による極高エネルギー宇宙線観測手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15H05443
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関京都大学 (2018)
東京大学 (2015-2017)

研究代表者

藤井 俊博  京都大学, 白眉センター, 特定助教 (50706877)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
23,140千円 (直接経費: 17,800千円、間接経費: 5,340千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2015年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワード宇宙線 / 極高エネルギー / 空気シャワー / 大気蛍光 / テレスコープアレイ実験 / FAST実験 / 宇宙線観測 / 大気蛍光望遠鏡
研究成果の概要

次世代の宇宙線観測実験を目指した開発研究として、直径1.6 m の複合鏡と4本の大口径光電子増倍管(直径20 cm)からなる低コスト型の新型大気蛍光望遠鏡を製作した。この望遠鏡を、米国ユタ州で稼働中の宇宙線観測実験であるテレスコープアレイ実験サイトに3基設置し、日本からの遠隔操作によって到来する極高エネルギー宇宙線の2年間の定常観測を実施した。得られた測定データの解析により、テレスコープアレイ実験の大気蛍光望遠鏡と新型大気蛍光望遠鏡の両方で同時観測された宇宙線事象や紫外線レーザー光源を使って、新型大気蛍光望遠鏡が宇宙線を捉える性能を持つことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

極高エネルギー宇宙線は宇宙空間で最も高いエネルギーを有する宇宙線であり、その起源には宇宙空間における極限物理現象が深く関連していると推測されているが、その起源および加速機構は全く明らかになっていない。本研究では、極高エネルギー宇宙線への感度を10倍に増やすため、極高エネルギー宇宙線観測に特化し、必要最低限な機能のみを実装した低コスト型の新型大気蛍光望遠鏡を開発している。将来計画では、この低コスト型の望遠鏡を広範囲に展開することで極高エネルギー宇宙線の年間観測事象数を10倍に増やし、宇宙空間最大の加速機構の解明を目指す。

報告書

(4件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 9件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] First results from the full-scale prototype for the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes2017

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii for the FAST Collaboration
    • 雑誌名

      Proc. of 35th International Cosmic Ray Conference

      巻: ICRC2017 ページ: 468-468

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A systematic uncertainty on the energy scale of the Telescope Array fluorescence detectors2017

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii for the Telescope Array Collaboration
    • 雑誌名

      Proc. of 35th International Cosmic Ray Conference

      巻: ICRC2017 ページ: 524-524

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The prototype opto-mechanical system for the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes2017

    • 著者名/発表者名
      D. Mandat, T. Fujii (9/19) et al.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 12 号: 07 ページ: T07001-T07001

    • DOI

      10.1088/1748-0221/12/07/t07001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a Prototype for the Fluorescence Detector Array of Single-Pixel Telescopes2016

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii et al.
    • 雑誌名

      Proc. of International Symposium for Ultra-High Energy Cosmic Rays (UHECR2014)

      巻: 9 ページ: 010017-010017

    • DOI

      10.7566/jpscp.9.010017

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of ultra-high energy cosmic ray showers with a single-pixel fluorescence telescope2016

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii et al.
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 74 ページ: 64-72

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2015.10.006

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] First Results from a Prototype of the Fluorescence Detector Array of Single-pixel Telescopes2015

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii et al.
    • 雑誌名

      Proc. of 34th International Cosmic Ray Conference

      巻: ICRC2015 ページ: 323-323

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 大気蛍光望遠鏡による極高エネルギー宇宙線スペクトルの研究2018

    • 著者名/発表者名
      藤井俊博
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会 若手奨励賞受賞記念講演
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] FAST実験5:新型大気蛍光望遠鏡の遠隔運用と宇宙線観測報告2017

    • 著者名/発表者名
      藤井俊博
    • 学会等名
      日本物理学会2017秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] First results from the full-scale prototype for the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Fujii for the FAST collaboration
    • 学会等名
      35th International Cosmic Ray Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A systematic uncertainty on the energy scale of the Telescope Array fluorescence detectors2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Fujii for the Telescope Array collaboration
    • 学会等名
      35th International Cosmic Ray Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FAST実験4:新型大気蛍光望遠鏡による極高エネルギー宇宙線観測報告2017

    • 著者名/発表者名
      藤井俊博
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会 大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] FAST実験2:新型大気蛍光望遠鏡の性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      藤井俊博
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Next-Generation Observatory: Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Fujii
    • 学会等名
      KICP Workshop: Next-Generation Techniques for UHE Astroparticle Physics 2016
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2016-02-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] FAST実験3:新型大気蛍光望遠鏡の試験観測報告2016

    • 著者名/発表者名
      藤井俊博
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会 宇都宮大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The full-scale prototype for the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Fujii et al.
    • 学会等名
      2016 International Conference on Ultra-High Energy Cosmic Rays
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cosmic rays and Cosmic ray Air-Shower Detectors2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Fujii
    • 学会等名
      Recent Discoveries in Particle and Astroparticle Physics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The FAST project - Next Generation UHECR Observatory -2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Fujii
    • 学会等名
      Roma International Conference on Astroparticle Physics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Future Prospects on UHECR and UHE Photon2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Fujii
    • 学会等名
      Multi-messenger Approaches to Cosmic Rays: Origin and Space Frontiers
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes (FAST) project2015

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Fujii
    • 学会等名
      TeV Particle Astrophysics 2015
    • 発表場所
      柏の葉カンファレンスセンター(千葉県柏市)
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FAST実験1:全体計画と新型大気蛍光望遠鏡の開発2015

    • 著者名/発表者名
      藤井俊博
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] First results from a prototype for the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes2015

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Fujii
    • 学会等名
      34th International Cosmic Ray Conference
    • 発表場所
      Hague (Netherlands)
    • 年月日
      2015-08-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 宇宙極限事象解明する新たな目 次世代の天文学「極高エネルギー宇宙線天文学」への挑戦

    • URL

      https://www.fast-project.org

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [備考] 宇宙極限事象解明する新たな目 次世代の天文学「極高エネルギー宇宙線天文学」への挑戦

    • URL

      http://www.fast-project.org

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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