宇宙ステーションでの太陽中性子の観測

• 研究課題/領域番号: 16K05377
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 村木 綏 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 名誉教授 (70013430)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: 太陽宇宙線 / 太陽中性子 / 高エネルギー粒子 / 粒子加速 / 宇宙ステーション / SEDA-FIB / 太陽フレア / 太陽ガンマ線 / 高エネルギー太陽粒子 / GEANT4 / impulsive flare / gradual flare / SEDA / FERMI-LAT / 太陽ダイナモ機構 / グライスベルグ周期 / 連成振動子 / 太陽物理学 / 宇宙物理 / 宇宙線物理 / 国際宇宙ステーション(ISS)

研究成果の概要

太陽の表面で発生する様々な現象は、地上や衛星から観測できるため、天体物理学で色々な仮説の対象となっている。我々は太陽フレア(太陽表面の爆発)により生じる太陽宇宙線(高エネルギー粒子）が、どのような過程を経由し高エネルギーまで加速されるのかを研究している。太陽高エネルギー粒子の起源は宇宙線の起源と関連している。宇宙ステーションに搭載した太陽中性子計測装置(SEDA-FIB)で取得したデータを中心に、軟X線、硬X線、高エネルギーガンマ線及び紫外線の画像データを総合的に解析することにより、イオンや電子が数GeVまで加速される過程を調べた。詳細は添付pdfファイル参照。

研究成果の学術的意義や社会的意義

太陽表面で爆発現象がたびたび発生する。この爆発は太陽フレアと呼ばれている。太陽フレアの際高エネルギーの放射線が地球に飛来する。このような高エネルギー放射線は物質を貫通するので、人体や電子機器に悪影響を及ぼす。そのため人類の宇宙開発にとっては無重力下での骨粗鬆症対策と共に重大な障壁となっている。いかに太陽からの高エネルギー放射線を避けるのか？この目的を果たすためには、まず太陽放射線がどのように作られるのかを知り、それを予知することが重要となる。本研究の成果は将来の月面探査や火星旅行のための必須の知識を得ることに役立っている。高エネルギー放射線は鉾でそれを防ぐための厚い障壁は盾である。

研究成果

• [国際共同研究] Instituto de Giofisica, UNAM(メキシコ)
• [国際共同研究] Instituto de Giofisica, UNAM(Mexico)
• [雑誌論文] Possible detection of solar gamma-rays by ground-level detectors in solar flares on 2011 March 7 (2020)
  • 著者名/発表者名: Muraki Yasushi、Vald'es-Galicia Jose F、Gonz'alez Luis Xavier、Kamiya Kohki、Katayose Yusaku、Koga Kiyokazu、Matsumoto Haruhisa、Masuda Satoshi、Matsubara Yutaka、Nagai Yuya、Ohnishi Munehiro、Ozawa Syunsuke、Sako Takashi、Shibata Shoichi、Takita Masato、Tanaka Yasuyuki、Tsuchiya Harufumi、Watanabe Kyoko、Zhang Ji Long
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 号: 2 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1093/pasj/psz141
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Solar neutrons observed from September 4 to 10, 2017 by SEDA-FIB (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Kamiya, K. Koga, H. Matsumoto, S. Masuda, Y. Muraki, H. Tajima, and S. Shibata
  • 雑誌名: Proceeding of Scinece 巻: 358 ページ: 1-6
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 高エネルギー中性子・ガンマ線からみた太陽粒子加速についての一考察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村木 綏、神谷浩紀、古賀清一、松本晴久、増田 智、柴田祥一
  • 雑誌名: 第15回「宇宙環境シンポジウム」講演論文集, published by JAXA 巻: 15 ページ: 17-25
  • NAID: 120006827161
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurement of the Electric Properties of a Thundercloud through Muon Imaging by the GRAPES-3 experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: B. Hariharan et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 122
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement of the Electrical Properties of a Thundercloud Through Muon Imaging by the GRAPES-3 Experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: B. Hariharan, A. Chandra, S. R. Dugad, S. K. Gupta, P. Jagadeesan, A. Jain, P. ;K. Mohanty, S.D. Morris, P. ;K. Nayak, P. Rakshe, K. Ramesh, B. S. Rao, L.V. Reddy, M. Zuberi, Y. Hayashi, S. Kawakami, S. Ahmad, H. Kojima, A. Oshima, S. Shibata, Y. Muraki, and K. Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 122 号: 10 ページ: 105101-105106
  • DOI: 10.1103/physrevlett.122.105101
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Angular and Abundance Distribution of High-energy Gamma Rays and Neutrons Simulated by GEANT4 Code for Solar Flares (2019)
  • 著者名/発表者名: K. kamiya, K. Koga, H. Matsumoto, Y. Muraki , and S. Shibata
  • 雑誌名: European Physics Journal (ISVHCRI 2018) 巻: in press
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 高エネルギー中性子・ガンマ線からみた太陽粒子ｈ加速についての一考察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村木 綏・神谷浩紀・古賀清一・松本晴久・増田 智・柴田祥一
  • 雑誌名: Proceeding of the 15th Spacecraft Environment Symposium 巻: JAXA-SP-18-009
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurement of Solar Neutrons on 05 March 2012,Using a Fiber-Type Neutron ZMonitor Onboard the Attached Payload to the ISS (2017)
  • 著者名/発表者名: K.Koga, Y. Muraki, S. Masuda, S. Shibata, H. Matsumoto, and H. Kawano
  • 雑誌名: Solar Phyics 巻: 292 号: 8 ページ: 115-131
  • DOI: 10.1007/s11207-017-1135-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Solar GammaRays and Solar Neutrons detected on March 7th and September 25th of 2011 by Ground Level Neutron Telescopes, SEDA-FIB and FERMI-LAT (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Muraki, J.F. Valdes-Galicia, L.X. Gonzalez, K. Kamiya, Y. Katayose,K. Koga, H. Matsumoto, S. Masuda, Y. Matsubara, Y. Nagai, M. Ohnishi, S. Ozawa, T. Sako, S. Shibata, M. Takita, Y. Tanaka, H. Tsuchiya, K. Watanabe, asnd J.L. Zhang
  • 雑誌名: Proceeding of Science of the 35th ICRC 巻: 1 ページ: 1-8
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Angular distribution of solar gamma rays ans solar neutrons simulated by GEANT4 program (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kamiya, K. Koga, S. Masuda, H. Matsumoto, Y. Muraki, S. Dhibata. and Y. Tanaka
  • 雑誌名: Proceeding of Science of the 35th ICRC 巻: 1 ページ: 1-8
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Proton Acceleration by very impulsive flare on June 3, 2012 (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kamiya, K. Koga, S. Masuda, H. Matsumoto, Y. Muraki, T. Obara, O. Okudaira, Y. Tanaka, S. Shibata, and T. Goka
  • 雑誌名: Proceeding of Science of the 35th ICRC 巻: 1 ページ: 1-8
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of a Coupled Harmonic Oscillator Model to Solar Activity and El Nino Phenomena (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Muraki
  • 雑誌名: Proceeding of Science of the 35th ICRC 巻: 1 ページ: 1-8
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Simultaneous Observation of Solar Neutrons from the ISS and High Mountain Observatories in association with a flare on July 8, 2014 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Muraki, D. Lopez, K. Koga, F. Kakimoto, T. Goka, L. X. Gonzalez, S. Masuda, Y. Matsubara, H. Matsumoto, P. Miranda, O. Okudaira, T. Obara, J. Salinas, T. Sako, S. Shibata, R. Ticona, Y. Tsunesada, J.F. Valdes-Galicia, K. Watanabe, T. Yamamoto
  • 雑誌名: Solar Physics 巻: 291 号: 4 ページ: 1241-1265
  • DOI: 10.1007/s11207-016-0887-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 高エネルギー太陽ガンマ線の絶対値についての考察ー2011.3.7と2017.9.10の比較を中心として (2019)
  • 著者名/発表者名: 村木 綏、神谷浩紀、古賀清一、松本晴久、増田 智、柴田祥一、内藤統也
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 高エネルギー中性子・ガンマ線からみた太陽粒子加速について--2017.9.10 flareの解析結果-- (2019)
  • 著者名/発表者名: 村木 綏・神谷浩紀・古賀清一・増田 智・松本晴久・村木 綏・柴田祥一・内藤統也
  • 学会等名: 日本物理学会（年次大会）
• [学会発表] GEANT4による太陽ガンマ線・中性子線の発生角度分布 (2018)
  • 著者名/発表者名: 神谷浩紀・古賀清一・増田 智・松本晴久・村木 綏・柴田祥一・田中康之
  • 学会等名: 日本物理学会（秋季大会）
• [学会発表] 高山観測装置を用いた初の太陽ガンマ線観測；2011.3.7 and 2011.9.25 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村木 綏・他18名
  • 学会等名: 日本物理学会（秋季大会）
• [学会発表] 新計算結果を用いた1991年6月の巨大太陽フレアの再解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柴田祥一・村木 綏・神谷浩紀
  • 学会等名: 日本物理学会（秋季大会）
• [学会発表] Angular and Abundance Distribution of High-energy Gamma Rays and Neutrons Simulated by GEANT4 Code for Solar Flares (2018)
  • 著者名/発表者名: K. kamiya, K. Koga, H. Matsumoto, Y. Muraki , and S.Ｓｈｉｂａｔａ
  • 学会等名: ISVHECRI2018(Nagoya)
  • 国際学会
• [学会発表] 高エネルギー中性子・ガンマ線からみた太陽粒子加速 (2018)
  • 著者名/発表者名: 神谷浩紀・古賀清一・増田 智・松本晴久・村木 綏・柴田祥一
  • 学会等名: 宇宙環境シンポジウム(東北大学）
  • 招待講演
• [学会発表] SEDA-FIBによる太陽中性子の観測(12)-2017.9.10 X 8.2 flareに付随した太陽中性子の観測- (2018)
  • 著者名/発表者名: 村木 綏、神谷浩紀、古賀清一、松本晴久、増田智、柴田祥一
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] GEANT4による太陽ガンマ線・中性子線の発生角度分布(2)-磁場中での加速イオンと太陽大気衝突過程の計算結果報告ー (2018)
  • 著者名/発表者名: 神谷浩紀、古賀清一、増田智、松本晴久、村木 綏、柴田祥一
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] SEDA-FIBによる太陽中性子の観測(11) (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴田祥一、古賀清一、松本晴久、神谷浩紀、増田智、村木綏、奥平修、小原隆博、田中康之
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] 2調和振動子模型の太陽黒点とエル・ニーニョ、ラ・ニーニャ現象への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村木 綏
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] 高山観測装置を用いた初の太陽ガンマ線観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村木 綏、神谷浩紀、片寄祐作、古賀清一、松本晴久、増田智、松原豊、永井雄也、大西宗博、小澤俊介、﨏隆志、柴田祥一、瀧田正人、田中康弘、土屋晴文、渡邉恭子、Jose Valdes Galicia, Xavier Gonzalez, 張吉龍
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] GEANT4による太陽ガンマ線・中性子線の発生角度分布 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神谷浩紀、古賀清一、増田智、松本晴久、村木 綏、柴田祥一、田中康之
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Application of a Coupled harmonic Oscillator Model to Solar Activity and El Nino Phenomena (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Muraki
  • 学会等名: The 35th Interational Conference on Cosmic Rays (35th ICRC)
• [学会発表] Analysis of Solar Gamma Rays and Solar neutrons detected on March 7th and September 25th of 2011 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Muraki
  • 学会等名: The 35th International Conference on Cosmic Rays (35th ICRC)
• [学会発表] SEDA-FIBによる太陽中性子の観測(10) (2016)
  • 著者名/発表者名: 古賀清一、松本晴久、神谷浩紀、村木綏、増田智、柴田祥一、奥平修、小原隆博、田中康之
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 宮崎大学木花キャンパス
  • 年月日: 2016-09-24
• [学会発表] 2012.6.3に観測されたγ線を伴ったvery impulsive event (2016)
  • 著者名/発表者名: 古賀清一、松本晴久、村木綏、増田智、柴田祥一、奥平修、田中康之
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 宮崎大学木花キャンパス
  • 年月日: 2016-09-24
• [備考] 高エネルギー中性子・ガンマ線から見た太陽粒子加速についての一考察