大気蛍光望遠鏡による宇宙線観測のためのリアルタイム大気透明度測定法の開発

• 研究課題/領域番号: 17K05471
• 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: 神奈川大学
• 研究代表者: 有働 慈治 神奈川大学, 工学部, 准教授 (50506714)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 大気透明度 / 大気蛍光 / 宇宙線 / 大気現象

研究成果の概要

宇宙線の大気蛍光観測におけるエネルギー決定精度の向上を目的として, 新たな大気透明度測定装置の開発を行った. スペクトルが詳細に測定されている恒星(標準星)を追尾し, その光度変化を測定することで, 大気透明度の時間変動を測定する方法を検証した.
コンピュータ制御可能な赤道儀式架台に搭載した反射望遠鏡に冷却 CCD カメラを取り付け, 宇宙線大気蛍光観測を行っているアメリカ・ユタ州のテレスコープアレイ実験サイトで試験観測を行った. いくつかの恒星の追尾撮影データを用い, 天頂角と光度の依存性である大気吸収係数の算出を試み, 大気透明度の時間変化を測定し得ることを確認できた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

宇宙線の発見以来、その起源は未だ解明されていない。超高エネルギー宇宙線は加速源からほぼ直進してくると考えられ、宇宙線起源を探る有力な手段と見なされている。
本研究は、大気蛍光望遠鏡を用いた超高エネルギー宇宙線観測でのエネルギー決定精度向上を目的として、新たな大気透明度測定法の開発を行い、大気透明度に繋がる情報が得られることが確認できた。この測定法が確立されれば、大気透明度を連続的に測定し宇宙線エネルギー推定の不定性を減らすことができる。
学術的意義は、宇宙線源を特定するための超高エネルギー宇宙線観測技術を進展させた点にある。

研究成果

• [学会発表] TA実験399: 大気蛍光観測のためのリアルタイム大気透明度測定法の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 有働慈治 他 Telescope Array Collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会