7素子宇宙線望遠鏡による超高エネルギー宇宙物理学

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08041096
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 手嶋 政廣 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (40197778)
• 研究分担者: D Sokolsky ユタ大学, 物理学科, 教授 ; 日比野 欣也 神奈川大学, 工学部, 講師 (80260991) ; E.C Loh ユタ大学, 物理学科, 教授 ; 河辺 征次 高エネルギー物理学研究所, データ処理センター, 助教授 (10044786) ; 高橋 保 大阪市大学, 理学部, 教授 (20047137) ; 坂田 通徳 甲南大学, 理学部, 教授 (60068111) ; 梶野 文義 甲南大学, 理学部, 助教授 (50204392) ; 林 嘉夫 大阪市大, 理学部, 助教授 (00106337) ; 川上 三郎 大阪市大, 理学部, 助教授 (40047337) ; 井上 直也 埼玉大学, 理学部, 助手 (40168456) ; 水谷 興平 埼玉大学, 理学部, 助教授 (60008844) ; 石川 文雄 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (30092133) ; 大西 宗博 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (10260514) ; 吉田 滋 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (00272518) ; 林田 直明 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (50114616) ; 佐々木 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (40242094) ; 永野 元彦 東北大学, 宇宙線研究所, 教授 (00013384)
• キーワード: 宇宙線 / 宇宙ガンマ線 / 高エネルギー宇宙物理 / カニ星雲 / チェレンコフ光 / 望遠鏡アレイ / 大気シンチレーション光 / Mkn421

研究概要

本研究の目的は、7素子宇宙線望遠鏡アレイをユタ州の砂漠に設置し、最高エネルギー領域宇宙線、およびTeV領域ガンマ線の観測を北天で行ない、宇宙での超高エネルギー現象の研究を行なうことにある。
平成8年度に口径3mの望遠鏡3台をユタ大フライズアイサイトに設置した。基礎データの収集をおこない、望遠鏡の性能が当初の計画どうりであることを確認した。カニ星雲、活動銀河Mkn421からのTeV領域ガンマ線観測をおこう。新しいステレオデータ解析の手法を開発した。
カニ星雲の観測データからは、500GeV以上のエネルギー領域で非常にきれいにガンマ線の信号を取り出すことに成功した。ひとつには、それぞれの望遠鏡で独立にデータを解析し、10σを越える優位性でTeV領域ガンマ線を見い出した。また、複数台の望遠鏡による同時観測データから、シャワーのステレオ解析(立体的再構成)を試みた。ステレオのデータセットは20hrと短い観測にもかかわらず、やはり10σを越える優位性でTeVガンマ線(【greater than or equal】500GeV)の信号が見い出された。ステレオによる観測は他には例がなく、新しい技術開発といえる。今回の観測結果から、ステレオデータは統計的に不利にはなるが、データの質が高く、陽子、原子核である宇宙線によるバックグランドの排除効率が向上し、少ない統計でも十分に信頼のできる結果を得られることがはっきりした。さらにステレオによる観測、解析方法の改良をおしすすめている。これらの結果を論文として投稿する準備をすすめている。また、活動銀河Mkn421のデータも
平成9年度は、新たに4台の望遠鏡を附加し、7素子アレイを完成する。新しいステレオ観測方法により様々な天体を【greater than or equal】500GeVガンマ線領域でサーベイ観測するとともに、ユタ大HiRes装置と連動を行ない、最高エネルギー領域宇宙線の研究を

研究成果

• [文献書誌] N.Hayashida et al.: "A Possible Correlation of Most Energetic Cosmic Rays Observed by AGASA with Super galactic Structure," Phys.Rev.Lett.77. 1000-1003 (1996)
• [文献書誌] F.Kakimoto et al.: "A Measurement of the Air Fluorescence Yield," Nucl.Instr,and Meth.A372. 527-533 (1996)