インド高地における一次宇宙線の組成と加速機構の研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09045037
• 研究種目: 国際学術研究
• 応募区分: 大学協力
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 伊藤 信夫 大阪市立大学, 理学部, 教授 (10047045)
• 研究分担者: M.R Krishnas Tata Institute of Fundamental Research, 教授 ; K Sivaprasad Tata Institute of Fundamental Research, 教授 ; S.C Tonwar Tata Institute of Fundamental Research, 教授 ; 林 嘉夫 大阪市立大学, 理学部, 助教授 (00106337) ; 川上 三郎 大阪市立大学, 理学部, 助教授 (40047337)
• キーワード: 空気シャワー / 宇宙線組成 / 太陽活動 / γ線源

研究概要

インド国立タタ基礎研究所と協同で、インドデカン高原南部のOOTY(標高2,200m)に大規模空気シャワー観測装置第一期計画の建設を完了した。 電磁成分検出器としてのシンチレーター(面積1m2)217台を8m間隔で六角形配置とした。空気シャワー現象をとらえるためのトリガー条件は、各ラインのいずれか3重、又は全シンチレーターの内のいずれか10重以上の同時計測とし、約10Hzでデータ収集を行っている。これと連動して、大型比例計数管4層構成による36m2の面積を持つミューオン検出器、計16台(面積576m2)は、約5,000トンのコンクリートスラブを用い1GeV以上のミューオンが立体観測できる。これは密接型検出器で、面積的にも世界第一級の装置である。これらの装置は回路系の完了した部分(シンチ系100台、ミューオン検出器8台)でデータを収集している。
電磁成分、ミューオン検出器のモニターは充分に配慮され、データの信頼性を高めている。ミューオン検出器による毎秒のモニターデータは、赤道付近における太陽の潮汐による12時間周期として気圧変動との関連が明確に得られ、装置の面積が大きいために太陽活動の詳細な研究も行えることを示している。
使用している装置に対するシミュレーションの結果を用い、シャワー中の諸種の成分の分類とエネルギー依存性をシャワー規模との関連で解析した。また、ミューオンの総数や観測されているミューオンの多重度との関係を一次宇宙線の化学組成との関連で追求した。これらの結果を用いて、飛来する粒子をγ線、陽子、及び鉄の原子核等に弁別を試み、沢山のシンチレーターから得られる空気シャワー粒子の到着時間からシャワーの天頂角を0.7°〜1.5°の範囲で決定し、超高エネルギーγ線源の探索も行った。それらの結果の一部を6編の論文として報告した。

研究成果

• [文献書誌] N.Ito, Y.Hayashi, S.Kawakami, et.al.: "GRAPES III : A New large EAS Experiment at Ooty" 25th Int.Cosmic Ray Conference,DURBAN. 7. 225-228 (1997)
• [文献書誌] S.Kawakami, Y.Hayashi, N.Ito, et.al.: "A New Study on the Composition of Primary cosmic Ray Flux Over the Energy range 3x10^13-3x10^16eV with the GRAPES III EAS array at Ooty" 25th Int. Cosmic Ray Conference,DURBAN. 4. 5-8 (1997)
• [文献書誌] S.C.Tonwar, N.Ito, K.Sivaprasad et al.: "A Search for cosmic Gamma Ray Bursts at GeV Energies from Simultaneous Observations with GRAPES II and GRAPES III Arrays at Ooty" 25th Int. Cosmic Ray Conference,DURBAN. 3. 77-79 (1997)
• [文献書誌] Y.Hayashi, N.Ito, S.Kawakami, et.al.: "A study on Fine Features in the Energy Spectrum of Primary Cosmic Rays Over the Energy range 1x10^14-3x10^16eV with the GRAPES III array at Ooty" 25th Int. Cosmic Ray Conference,DURBAN. 4. 153-156 (1997)
• [文献書誌] N.Ito, S.Kawakami, Y.Hayashi, et.al.: "The Energy Spectrum and Chemical Composition of Primary Cosmic Rays above 100TeV derived from the Size Spectrum at Mt.Norikura" 25th Int. Cosmic Ray Conference,DURBAN. 4. 117-120 (1997)
• [文献書誌] M.R.Krishnaswamy, N.Ito, S.Kawakami, Y.Hayashi, et al.: "Cosmic Ray Composition from multiple muon data with the KGF underground detecter" Physical Review D. 57・5. 1-12 (1998)