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広エネルギー領域の精密測定で探る超高エネルギー宇宙線源の進化

研究課題

研究課題/領域番号 15H05741
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関大阪市立大学

研究代表者

荻尾 彰一  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (20242258)

研究分担者 竹田 成宏  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (40360581)
有働 慈治  神奈川大学, 工学部, 准教授 (50506714)
多米田 裕一郎  大阪電気通信大学, 工学部, 講師 (90467019)
研究期間 (年度) 2015-05-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
162,370千円 (直接経費: 124,900千円、間接経費: 37,470千円)
2019年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2018年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2017年度: 54,080千円 (直接経費: 41,600千円、間接経費: 12,480千円)
2016年度: 55,250千円 (直接経費: 42,500千円、間接経費: 12,750千円)
2015年度: 20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円)
キーワード宇宙線物理学 / 超高エネルギー宇宙線 / 化学組成 / 宇宙線起源 / 粒子加速 / 宇宙線の伝播 / 宇宙線源 / 宇宙線 / 最高エネルギー宇宙線 / 粒子線天文学 / 高エネルギー天体 / 宇宙線化学組成 / 銀河磁場 / 銀河間磁場
研究成果の概要

10の16乗eV以上の高エネルギー宇宙線のエネルギースペクトル、到来方向異方性、化学組成の高精度測定を目標に、米国ユタ州のテレスコープアレイ(TA)実験観測サイトに、TA実験よりも高密度に配置された地表検出器(SD)80台と大気蛍光望遠鏡(FD)10台を配置したTA Low energy Extension(TALE)実験を2018年9月に完成し、ハイブリッド観測を順調に継続中である。TALE-FD単眼観測によるエネルギースペクトルを2018年に、化学組成を2021年に発表した。さらに、ハイブリッド観測によるエネルギースペクトルと化学組成について予備的成果を2021年に発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

TALE実験はTA実験と共同することで、10の16.5乗eVから10の20乗eV以上までの宇宙線を、単一のエネルギースケールで、シームレスに、しかもFDとSDのハイブリッドで、観測している世界で唯一の装置である。また、ハイブリッド観測での宇宙線化学組成決定に使われるパラメーターである空気シャワー最大発達深さ(Xmax)決定精度は30 g/(cm*cm) 以下と、このエネルギー領域では世界最高精度に到達している。今後、銀河系内宇宙線起源、銀河系外宇宙線起源、銀河系内外の宇宙線の伝播機構の解明へ向けた重要なデータを公表していく。また、ハドロン相互作用の研究に対しても貢献できる観測データを提供する。

評価記号
検証結果 (区分)

A-

評価記号
評価結果 (区分)

A: 当初目標に向けて順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる

報告書

(10件)
  • 2020 研究進捗評価(検証) ( PDF )
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書   研究概要(研究進捗評価) ( PDF )   研究進捗評価(評価結果) ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (12件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 12件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件) 備考 (9件)

  • [国際共同研究] ユタ大学/ラトガース大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 成均館大学/漢陽大学/梨花女子大学(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ロシア科学アカデミー/モスクワ州立大学(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ベルギー自由大学(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Utah(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Ewah Womans University/Hanyang Univeristy/Yonsei Univeristy(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] ロシア科学アカデミーINR/Lomonosov State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Free University of Brussels(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Utah/Rutgers University(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Ewha Womans University/Hanyang University/Yonsei University(韓国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] ロシア科学アカデミーINR/Lomonosov State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Universite Libre de Bruxelles(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Depth of Ultra High Energy Cosmic Ray Induced Air Shower Maxima Measured by the Telescope Array Black Rock and Long Ridge FADC Fluorescence Detectors and Surface Array in Hybrid Mode2018

    • 著者名/発表者名
      R. U. Abbasi et al.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 858 号: 2 ページ: 76-76

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aabad7

    • 関連する報告書
      2018 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] Study of muons from ultrahigh energy cosmic ray air showers measured with the Telescope Array experiment2018

    • 著者名/発表者名
      R. U. Abbasi et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 2 ページ: 022002-022002

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.022002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Testing a Reported Correlation between Arrival Directions of Ultra-high-energy Cosmic Rays and a Flux Pattern from nearby Starburst Galaxies using Telescope Array Data2018

    • 著者名/発表者名
      R. U. Abbasi et al.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal Letter

      巻: 867 号: 2 ページ: L27-L27

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aaebf9

    • 関連する報告書
      2018 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] The Cosmic Ray Energy Spectrum between 2 PeV and 2 EeV Observed with the TALE Detector in Monocular Mode2018

    • 著者名/発表者名
      R. U. Abbasi et al.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 865 号: 1 ページ: 74-74

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aada05

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of the News DAQ System for the SD Array of TA×4 and TALE2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi, R. Sahara, S. Konishi, T. Goto and S. Ogio for the Telescope Array collaboration
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 19 ページ: 011038-011038

    • DOI

      10.7566/jpscp.19.011038

    • 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] Telescope Array Low energy Extension: TALE2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ogio for the Telescope Array collaboration
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 19 ページ: 011026-011026

    • DOI

      10.7566/jpscp.19.011026

    • 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] The Telescope Array Low-energy Extension2017

    • 著者名/発表者名
      S. Udo, S. Ogio, M. Takeda, T. Nonaka, H. Sagawa, Y. Tsunesada, S. Kishigami, R. Sahara, Y. Takahashi and the Telescope Array Collaboration
    • 雑誌名

      Proceedings of International Cosmic Ray Conference 2017

      巻: 1 ページ: 544-544

    • 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] Search for EeV protons of galactic origin2017

    • 著者名/発表者名
      R.U. Abbasi, S. Ogio, T. Nonaka, H. Sagawa, Y. Tsunesada, et al.
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 86 ページ: 21-26

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2016.11.001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 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] First upper limits on the radar cross section of cosmic-ray induced extensive air showers2017

    • 著者名/発表者名
      R. U. Abbasi, T. Nonaka, S. Ogio, H. Sagawa, M. Takeda, Y. Tsunesada, S. Udo et al.
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 87 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2016.11.006

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The energy spectrum of cosmic rays above 10^17.2 eV measured by the fluorescence detectors of the Telescope Array experiment in seven years2016

    • 著者名/発表者名
      R. U. Abbasi, T. Nonaka, S. Ogio, H. Sagawa, M. Takeda, Y. Tsunesada, S. Udo et al.
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 80 ページ: 131-140

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2016.04.002

    • 関連する報告書
      2016 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] A Northern Sky Survey for Point-Like Sources of EeV Neutral Particles with the Telescope Array Experiment2015

    • 著者名/発表者名
      R. U. Abbasi, K. Kawata, et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 804 号: 2 ページ: 133-145

    • DOI

      10.1088/0004-637x/804/2/133

    • 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] Measurement of the proton-air cross section with Telescope Array's Middle Drum detector and surface array in hybrid mode2015

    • 著者名/発表者名
      R. U. Abbasi, T. Nonaka, S. Ogio, H. sagawa, M. Takeda, Y. Tsunesada, S. Udo et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 92 号: 3 ページ: 032007-032007

    • DOI

      10.1103/physrevd.92.032007

    • 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
  • [学会発表] TA実験325:TALE実験全体報告42019

    • 著者名/発表者名
      藤原亮太 他Telescope Array collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] TA実験326:TALE実験大気蛍光望遠鏡を用いた単眼観測およびハイブリッド観測によるデータ解析2019

    • 著者名/発表者名
      藤田慧太郎 他Telescope Array collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Telescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Ogio for the Telescope Array collaboration
    • 学会等名
      20th International Symposium on Very High Energy Cosmic Ray interaction
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Latest results and current status of theTelescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Ogio for the Telescope Array collaboration
    • 学会等名
      Very High Energy Phenomena in the Universe 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] TALE surface detector array and TALE hybrid system2018

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Ogio for the Telescope Array collaboration
    • 学会等名
      Ultra High Energy Cosmic Rays 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultra-high-energy cosmic ray measurement, TALE experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Fujiwara
    • 学会等名
      International Symposium in Honor of Professor Nambu for the 10th Anniversary of his Nobel Prize in Physics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TA実験320:モンテカルロシミュレーションによるTAとTALEによるFD複眼観測の性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      藤田慧太郎 他Telescope Array collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] TA実験313:TALE実験全体報告32018

    • 著者名/発表者名
      藤田慧太郎、荻尾彰一
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] TA実験288:TALE実験地表検出器全体報告(2)2017

    • 著者名/発表者名
      佐原涼介、荻尾彰一、有働慈治、野中敏幸、竹田成宏、 佐川宏行、他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The Telescope Array Low-energy Extension2017

    • 著者名/発表者名
      S. Udo, S. Ogio, M. Takeda, T. Nonaka, H. Sagawa, Y. Tsunesada, S. Kishigami, R.Sahara, Y. Takahashi and the Telescope Array Collaboration
    • 学会等名
      The 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] TA実験305:TALE実験、TA×4実験用地表検出器アレイのための制御エレクトロニクスとデータ収集システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      佐原涼介、荻尾彰一
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Telescope Array Low energy Extension: TALE2016

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Ogio
    • 学会等名
      UHECR2016
    • 発表場所
      Kyoto Research Park(京都府、京都市)
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of the new DAQ system for the SD array of TA×4 and TALE2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takahashi, S. Ogio et al.
    • 学会等名
      UHECR2016
    • 発表場所
      Kyoto Research Park(京都府、京都市)
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TA実験288:TALE実験地表検出器全体報告(1)2016

    • 著者名/発表者名
      荻尾彰一、他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県、宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] TA実験279:TALE実験用地表検出器アレイのためのエレクトロニクスとTALE実験初期解析2016

    • 著者名/発表者名
      高橋優一、荻尾彰一、有働慈治、野中敏幸、竹田成宏、佐川宏行、ほかTelescope Array Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] TA実験274:TALE実験用地表検出器アレイのためのエレクトロニクスと検出器の開発(2)2015

    • 著者名/発表者名
      西本義樹、荻尾彰一、野中敏幸、竹田成宏、佐川宏行、ほかTelescope Array Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超高エネルギー宇宙線観測による宇宙線起源探査2015

    • 著者名/発表者名
      荻尾彰一
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of the TALE Surface Detector Array2015

    • 著者名/発表者名
      S. Konishi, S. Ogio, for the Telescope Array Collaboration
    • 学会等名
      34th International Cosmic Ray Conference
    • 発表場所
      デン・ハーグ(オランダ)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] テレスコープアレイ実験

    • URL

      http://www-ta.icrr.u-tokyo.ac.jp

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2015 実績報告書
  • [備考] Telescope Array experiment

    • URL

      http://www.telescopearray.org

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] The Telescope Array Project

    • URL

      http://www.telescopearray.org

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 大阪市立大学宇宙線物理学研究室

    • URL

      http://www.cosmicray-ocu.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] テレスコープアレイ実験

    • URL

      http://www-ta.icrr.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [備考] The Telescope Array Project

    • URL

      http://www.telescopearray.org/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 大阪市立大学大学院理学研究科宇宙線物理学研究室

    • URL

      http://www.cosmicray-ocu.jp

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] The Telescope Array project

    • URL

      http://www.telescopearray.org

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 大阪市立大学宇宙線物理学研究室

    • URL

      http://www.cosmicray-ocu.jp

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-06-03   更新日: 2023-10-16  

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