大気チェレンコフ光の収集効率改善による次世代ガンマ線望遠鏡CTAの高感度化

• 研究課題/領域番号: 25707017
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 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: 奥村 曉 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (90645011)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 22,490千円 (直接経費: 17,300千円、間接経費: 5,190千円); 2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2015年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: ガンマ線 / 宇宙線 / チェレンコフ望遠鏡アレイ / CTA / Cherenkov Telescope Aray / ウィンストンコーン / ガンマ線天文学 / 光検出器 / 光学 / 光線追跡 / 宇宙線物理学

研究成果の概要

チェレンコフ望遠鏡アレイ（Cherenkov Telescope Array、CTA）計画の大口径望遠鏡で使用するための集光装置の試作機を開発した。焦点面カメラの各画素に取り付ける光検出器で大気チェレンコフ光の集光能力を最大限に高め、検出ガンマ線のエネルギー閾値を下げるため、92～99% という高反射率の反射フィルムを開発し、集光装置の内壁をこれで製作した。試作機の相対的な陽極感度（大雑把に集光効率とみなせる）は重要な入射角度に対して 95～105% に達することがわかった。

研究成果

• [国際共同研究] マックスブランク核物理学研究所/マックスプランク物理学研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] マックスプランク核物理学研究所/マックスプランク物理学研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] レスター大学(英国)
• [国際共同研究] パリ天文台(フランス)
• [雑誌論文] Prototyping hexagonal light concentrators using high-reflectance specular films for the large-sized telescopes of the Cherenkov Telescope Array (2017)
  • 著者名/発表者名: Okumura A.、Dang T.V.、Ono S.、Tanaka S.、Hayashida M.、Hinton J.、Katagiri H.、Noda K.、Teshima M.、Yamamoto T.、Yoshida T.
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 12 号: 12 ページ: P12008-P12008
  • DOI: 10.1088/1748-0221/12/12/p12008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Science with the Cherenkov Telescope Array (2017)
  • 著者名/発表者名: The Cherenkov Telescope Array Consortium
  • 雑誌名: arXiv:1709.07997 巻: N/A
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] ROBAST: Development of a ROOT-based ray-tracing library for cosmic-ray telescopes and its applications in the Cherenkov Telescope Array (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Okumura, Koji Noda, and Cameron Rulten
  • 雑誌名: Astroparticle Physics 巻: 76
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prototyping of Hexagonal Light Concentrators for the Large-Sized Telescopes of the Cherenkov Telescope Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Okumura, Sakiya Ono, Syunya Tanaka, Masaaki Hayashida, Hideaki Katagiri, and Tatsuo Yoshida
  • 雑誌名: Proceedings of the 34th International Cosmic Ray Conference 巻: N/A
  • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ROBAST: Development of a Non-Sequential Ray-Tracing Simulation Library and its Applications in the Cherenkov Telescope Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Okumura, Koji Noda, and Cameron Rulten
  • 雑誌名: Proceedings of the 34th International Cosmic Ray Conference 巻: N/A
  • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Introducing the CTA concept (2013)
  • 著者名/発表者名: Acharya, et al.
  • 雑誌名: Astroparticle Physics 巻: 43 ページ: 3-18
  • DOI: 10.1016/j.astropartphys.2013.01.007
  • 査読あり
• [学会発表] 地上ガンマ線望遠鏡 CTA のための高効率な集光装置の試作 (2018)
  • 著者名/発表者名: 奥村曉
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] CTA報告130：全体報告 (2018)
  • 著者名/発表者名: 手嶋政廣
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] CTA大口径望遠鏡初号機の焦点面カメラ統合試験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平子丈
  • 学会等名: 日本天文学会 2018年春季年会
• [学会発表] Cherenkov Telescope Array (CTA) 計画：全体報告(14) (2018)
  • 著者名/発表者名: 窪秀利
  • 学会等名: 日本天文学会 2018年春季年会
• [学会発表] CTA報告110：焦点面光検出器の光検出効率改善に向けた集光装置の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 奥村曉
  • 学会等名: 日本物理学会 2016 年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] Prototyping of Hexagonal Light Concentrators for the Large-Sized Telescopes of the Cherenkov Telescope Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Okumura
  • 学会等名: The 34th International Cosmic Ray Conference
  • 発表場所: オランダ ハーグ
  • 年月日: 2015-07-30 – 2015-08-06
• [学会発表] ROBAST: Development of a Non-sequential Ray-tracing Simulation Library and its Applications in the Cherenkov Telescope Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Okumura
  • 学会等名: The 34th International Cosmic Ray Conference
  • 発表場所: オランダ ハーグ
  • 年月日: 2015-07-30 – 2015-08-06
• [学会発表] ROBAST: Development of a Non-Sequential Ray-Tracing Simulation Library and its Applications in the Cherenkov Telescope Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Okumura, Koji Noda, and Cameron Rulten
  • 学会等名: The 34th International Cosmic Ray Conference
  • 発表場所: The Hague, The Netherlands
  • 年月日: 2015-07-30
  • 国際学会
• [学会発表] Prototyping of Hexagonal Light Concentrators for the Large-Sized Telescopes of the Cherenkov Telescope Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Okumura, Sakiya Ono, Syunya Tanaka, Masaaki Hayashida, Hideaki Katagiri, and Tatsuo Yoshida
  • 学会等名: The 34th International Cosmic Ray Conference
  • 発表場所: The Hague, The Netherlands
  • 年月日: 2015-07-30
  • 国際学会
• [学会発表] CTA報告92: CTA 大口径望遠鏡初号機用ライトガイドの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小野祥弥
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] CTA報告71：CTA大口径望遠鏡用ライトガイドの試作機性能評価及び形状最適化に向けた研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中駿也 他
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Cherenkov Telescope Array Large Size Telescope Optics (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Teshima et al.
  • 学会等名: The 33rd International Cosmic Ray Conference
  • 発表場所: ブラジル、リオデジャネイロ
• [学会発表] The Cherenkov Telescope Array Large Size Telescope (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Ambrosi et al.
  • 学会等名: The 33rd International Cosmic Ray Conference
  • 発表場所: ブラジル、リオデジャネイロ
• [学会発表] CTA報告62：CTA 大口径望遠鏡用ライトガイドの試作機性能評価及び大量生産に向けた開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中駿也 他
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学
• [備考]
  • URL: http://www.cta-observatory.jp/
• [備考]
  • URL: https://www.cta-observatory.org
• [備考] ROBAST
  • URL: https://robast.github.io/
• [備考] Cherenkov Telescope Array Japan
  • URL: http://www.cta-observatory.jp/index.html