| 研究課題/領域番号 |
20K03996
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
吉田 龍生 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (60241741)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | 解像型大気チェレンコフ望遠鏡 / 超高エネルギーガンマ線天体物理学 / ＣＴＡ大口径望遠鏡 / 超高エネルギー宇宙線源 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙から地球に飛来する陽子や原子核の荷電粒子である超高エネルギー宇宙線は、宇宙のどこでどのように加速されているのかは謎である。2022年からステレオ観測を開始する予定のCherenkov Telescope Array（CTA）計画の大口径望遠鏡により、宇宙線の起源に迫るマルチメッセンジャー宇宙物理学を展開していきたい。そのために、本研究では、チェレンコフ光の観測には必ずしも適さない条件で起こりうる超高エネルギー宇宙線源候補天体の活動時における、ニュートリノや重力波との同時観測の頻度を高めるための準備研究を行う。
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| 研究実績の概要 |
宇宙から地球に飛来する陽子や原子核の荷電粒子である超高エネルギー宇宙線の起源や加速機構は未だ謎である。この謎に迫るため、Cherenkov Telescope Array（CTA）計画の大口径望遠鏡（LST)4基のステレオ観測によって、超高エネルギー宇宙線源候補天体の活動性を、20 GeVから1 TeV程度までのエネルギー帯のガンマ線観測で高頻度に捉えるための準備研究を行っている。LST1号基は2018年10月に、CTA北サイトのカナリー諸島のラ・パルマ島に完成し観測を開始したが、2021年9月下旬から12月中旬までラ・パルマ島の火山噴火が継続し、観測が中断された。2022年春から観測が再開され、また、残り3基の建設が2022年度から開始されている。
いままで測定してきた焦点面検出器のライトガイドの性能評価のデータをまとめ、空気シャワーによって生成されたCherenkov光のスペクトルと主鏡の反射率の波長依存性を考慮して、LST2-4量産品のライトガイドの性能がLST1用より3ポイント程度高いという結果を得た。この結果は、紫外線310 nmから可視光650 nmまでの9波長のLEDを光源として、LST1号基用とLST2-4号基用のライトガイドを光電子増倍管（PMT）に取り付けて、暗室で回転測定を行い、各波長での集光効率の角度依存性を測定して得られたものである。ただし、入射光の方向に対して、正6角形のライトガイド入口をある方位角に固定して測定して得た結果である。実際にはチェレンコフ光は、様々な方位角方向から入射するために、この方位角依存性も考慮して実効的な集光効率を求める必要がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
さらに検討すべき点もあるが、ライトガイドのLST1用量産品とLST2-4量産品の測定をまとめ、焦点面検出器モジュール論文の一部として出版する準備を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
入射光に対するライトガイドの方位角依存性も考慮して、予備的な測定は行っているが、さらに測定を進め、実効的な集光効率を求める予定である。この測定に基づいたチェレンコフ光の集光効率の波長依存性の結果を空気シャワーのモンテカルロシミュレーションに組み込むことで、より現実に即したステレオ観測時のトリガー条件とデータ解析条件の最適化を目指す予定である。
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