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テレスコープアレイによる超高エネルギー宇宙線のエネルギースペクトル異方性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H03705
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関大阪公立大学 (2022-2023)
大阪市立大学 (2018-2021)

研究代表者

常定 芳基  大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (50401526)

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)
冨田 孝幸  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (70632975)
多米田 裕一郎  大阪電気通信大学, 工学部, 准教授 (90467019)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)
2022年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2021年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2020年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2019年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2018年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
キーワード超高エネルギー宇宙線 / アマテラス粒子 / 異方性 / 宇宙線 / エネルギースペクトル
研究成果の概要

超高エネルギー宇宙線の起源解明を目指す「テレスコープアレイ (TA)」を安定稼働させ、宇宙線のエネルギースペクトルの異方性を測定することにより、宇宙線起源天体の種類同定を目指すプロジェクトである。現在ははTAによる北半球とAugerによる南半球での観測が行われているが、両者の視野の重なる領域での宇宙線のエネルギースペクトルはよく一致するが、それ以外の領域でのエネルギースペクトルは一致しないことが見いだされた。またその不一致はある宇宙線到来方向の過剰領域(ホットスポット、PSCC方向)を除けば解消されることも見いだされ、これは特異なエネルギー分布を示す特別方向が存在することを示している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超高エネルギー宇宙線のエネルギースペクトルは観測事例も少なく、そのエネルギースペクトルは全天方向からのイベントを合算して得られるのが常であった。TAの長期安定稼働を異実現させることにより、到来方向ごとのエネルギースペクトルを行うだけの統計量を実現するとともに、その解析手法を開発することで宇宙線の異方性と起源天体を議論する基盤を確立した。またTAでの最高エネルギーイベント「アマテラス粒子」(観測史上では2番目の高エネルギー)を発見することとなった。このイベントの到来方向には起源となりそうな天体が見つかっておらず、このイベントは宇宙線の起源について我々に課題を突き付けることにもなった。

報告書

(6件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 20件、 査読あり 21件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 23件、 招待講演 20件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] ユタ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Hanyang University/Sungkyunkwan University(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] INR of the Russian Academy of Sciences(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ブリュッセル自由大学(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Utah(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute of Nuclear Research/Moscow State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Sungyunkhan University/Hanyang University(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 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
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] An extremely energetic cosmic ray observed by a surface detector array2023

    • 著者名/発表者名
      Telescope Array Collaboration
    • 雑誌名

      Science

      巻: 382 号: 6673 ページ: 903-907

    • DOI

      10.1126/science.abo5095

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultra high energy cosmic rays The intersection of the Cosmic and Energy Frontiers2023

    • 著者名/発表者名
      Coleman A., et al.
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 149 ページ: 102819-102819

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2023.102819

    • 関連する報告書
      2022 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] Search for Spatial Correlations of Neutrinos with Ultra-high-energy Cosmic Rays2022

    • 著者名/発表者名
      Albert A. et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 934 号: 2 ページ: 164-164

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac6def

    • 関連する報告書
      2022 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] Deep learning method for identifying mass composition of ultra-high-energy cosmic rays2022

    • 著者名/発表者名
      Kalashev O.、Kharuk I.、Kuznetsov M.、Rubtsov G.、Sako T.、Tsunesada Y.、Zhezher Ya.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 17 号: 05 ページ: P05008-P05008

    • DOI

      10.1088/1748-0221/17/05/p05008

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of variations in cosmic ray single count rates during thunderstorms and implications for large-scale electric field changes2022

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

      Physical Review D

      巻: 105 号: 6 ページ: 062002-062002

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.062002

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Surface detectors of the TAx4 experiment2021

    • 著者名/発表者名
      R.U.Abbasi et al. (Telescope Array Collaboration)
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 1019 ページ: 165726-165726

    • DOI

      10.1016/j.nima.2021.165726

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Cosmic-Ray Composition between 2 PeV and 2 EeV Observed with the TALE Detector in Monocular Mode2021

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R. U. et al. (Telescope Array collaboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 909 号: 2 ページ: 178-178

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abdd30

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 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] Measurement of the proton-air cross section with Telescope Array’s Black Rock Mesa and Long Ridge fluorescence detectors, and surface array in hybrid mode2020

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R.U. et al. (Telescope Array collboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 6 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.062004

    • 関連する報告書
      2021 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] Evidence for a Supergalactic Structure of Magnetic Deflection Multiplets of Ultra-high-energy Cosmic Rays2020

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R. U. et al. (Telescope Array collboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 899 号: 1 ページ: 86-86

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aba26c

    • 関連する報告書
      2020 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] Observations of the Origin of Downward Terrestrial Gamma‐Ray Flashes2020

    • 著者名/発表者名
      Belz J. W. et al. (Telescope Array collboration)
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 125 号: 23 ページ: 1-26

    • DOI

      10.1029/2019jd031940

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for Large-scale Anisotropy on Arrival Directions of Ultra-high-energy Cosmic Rays Observed with the Telescope Array Experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R. U. et al. (Telescope Array collboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 898 号: 2 ページ: L28-L28

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aba0bc

    • 関連する報告書
      2020 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] Search for Ultra-High-Energy Neutrinos with the Telescope Array Surface Detector2020

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

      Journal of Experimental And Theoretical Physics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for point sources of ultra-high-energy photons with the Telescope Array surface detector2020

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

      Monthly Notices of Royal Astronomical Society

      巻: 492 ページ: 3984-3993

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraints on the diffuse photon flux with energies above 1018?eV using the surface detector of the Telescope Array experiment2019

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

      Astroparticle Physics

      巻: 110 ページ: 8-14

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2019.03.003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Telescope Arrayによる最高エネルギー宇宙線観測 -兆候の発見から精密観測へ-2019

    • 著者名/発表者名
      荻尾彰一、常定芳基、佐川宏行
    • 雑誌名

      Radioisotopes

      巻: 68 ページ: 843-856

    • NAID

      130007761351

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [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] 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 ページ: 76-76

    • 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 Letters

      巻: 867

    • 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] Evidence of Intermediate-scale Energy Spectrum Anisotropy of Cosmic Rays E >= 10(19.2)eV with the Telescope Array Surface Detector2018

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

      Astrophysical Journal

      巻: 862 ページ: 91-91

    • 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] Gamma Ray Showers Observed at Ground Level in Coincidence With Downward Lightning Leaders2018

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

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 123 号: 13 ページ: 6864-6879

    • DOI

      10.1029/2017jd027931

    • 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] The Cosmic Ray Energy Spectrum between 2PeV and 2EeV 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 ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Measurement of UHECR energy spectrum with the Pierre Auger Observatory and the Telescope Array2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Tsunesada
    • 学会等名
      ICRC2023 Nagoya
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent results from the Telescope Array2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Tsunesada
    • 学会等名
      THE GOLDEN UNIVERSE: Nuclear Astrophysics and Cosmic Rays in the Multimessenger Era ICISE Quy Nhon Vietnam
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The energy spectrum of ultra-high energy cosmic rays measured at the Pierre Auger Observatory and at the Telescope Array2019

    • 著者名/発表者名
      O.Deligny, D.Ikeda, E.Kido, S.Ogio, S.Nagataki, H.Sagawa, T.Nonaka, M.Takeda, Y.Tsunesada, S.Udo et al. (Telescope Array Collaboration)
    • 学会等名
      International Cosmic Ray Conference (ICRC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SUPERGALACTIC STRUCTURE OF ENERGY-ANGLE CORRELATIONS2019

    • 著者名/発表者名
      J.P.Lundquist, D.Ikeda, E.Kido, S.Ogio, S.Nagataki, H.Sagawa, T.Nonaka, M.Takeda, Y.Tsunesada, S.Udo et al. (Telescope Array Collaboration)
    • 学会等名
      International Cosmic Ray Conference (ICRC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TA実験327:地表粒子検出器アレイによるTAホットスポットの最新結果2019

    • 著者名/発表者名
      川田和正、池田大輔、有働慈治、荻尾彰一、木戸英治、佐川宏行、竹田成宏、常定芳基、長瀧重博、野中敏幸、他Telescope Array Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] TA実験329:TAx4実験全体報告52019

    • 著者名/発表者名
      木戸英治、池田大輔、有働慈治、荻尾彰一、佐川宏行、竹田成宏、常定芳基、野中敏幸、他Telescope Array Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Recent results and status of the Telescope Array Experiment2019

    • 著者名/発表者名
      E.Kido, D.Ikeda, S.Ogio, S.Nagataki, H.Sagawa, T.Nonaka, M.Takeda, Y.Tsunesada, S.Udo et al. (Telescope Array Collaboration)
    • 学会等名
      The 2019 TeV Particle Astrophysics conference(TeVPA 2019)(国際学会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] TA実験336:10^{18.5}eV以上のEAS粒子ディスク時空間構造とEAS発達(5)2019

    • 著者名/発表者名
      仲田海人、常定芳基、野中敏幸、佐川宏行、他Telescope Array Collaboration
    • 学会等名
      "日本物理学会 第75回年次大会"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Latest results form TA2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Tsunesada
    • 学会等名
      "AMS Days at La Palma", La Palma, Spain
    • 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] Telescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Ogio
    • 学会等名
      ISVHECRI2018, Nagoya, Japan
    • 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] Recent results from the Telescope Array2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Tsunesada
    • 学会等名
      "QCD at Cosmic Energies VII", Riga, Latvia
    • 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] Results from the Telescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Charles Jui
    • 学会等名
      CRIS2018, Scitilia, Italy
    • 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] TA/Lightning2018

    • 著者名/発表者名
      John Belz
    • 学会等名
      ICAE, Nara, Japan
    • 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] Highlights from the Telescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Il Park
    • 学会等名
      The 39th ICHEP, Seoul, Korea
    • 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] Observation of EHE Cosmic Rays with the Telescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takeda
    • 学会等名
      ICNFP2018, Crete, Greece
    • 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] Summary of Results from the Telescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Maxim Prishkov
    • 学会等名
      The 26th E+CRS/35th RCRC
    • 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] Latest results and current status of theTelescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Ogio
    • 学会等名
      VHEPU 2018, Quy Nhon, Vietnam
    • 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] Telescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Dmitri Ivanov
    • 学会等名
      TeVPA 2018, Berlin, Germany
    • 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] Recent results of the Telescope Array Experiment on ultra-high energy cosmic rays and TA extension2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Sagawa
    • 学会等名
      PACIFIC2018, Moorea, French Polynesia
    • 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] Observation of Ultra-High-Energy Cosmic Rays with the Telescope Array Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Kawata
    • 学会等名
      IWARA2018, Peru
    • 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] Status and results of the Telescope Array Observatory2018

    • 著者名/発表者名
      Grigory Rubtsov
    • 学会等名
      WASDHA2018, Moscow, Russia
    • 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] TA/Lightning2018

    • 著者名/発表者名
      Rasha Abbasi
    • 学会等名
      AtmoHEAD2018, Capri, Italy
    • 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] TA Spectrum2018

    • 著者名/発表者名
      Dmtri Ivanov
    • 学会等名
      UHECR2018, Paris, France
    • 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] The Telescope Array experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Armando di Matteo
    • 学会等名
      eXtreme2019
    • 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] Recent results from the Telescope Array experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takeda
    • 学会等名
      The 10th VHEPA Workshop, ICRR, Japan
    • 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] Report on the discrepancy of muon densities between data and MC from cosmic ray air shower experiments2018

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Takeishi
    • 学会等名
      Workshop for Atmospheric Neutrino Production in the MeV to PeV range, Nagoya, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 宇宙の観測III 第2版 (シリーズ現代の天文学)2019

    • 著者名/発表者名
      井上、小山、高橋、水本、常定ほか
    • 総ページ数
      324
    • 出版者
      日本評論社
    • ISBN
      4535607672
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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