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

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09045037
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 川上 三郎 大阪市立大学, 理学部, 教授 (40047337)
• 研究分担者: 林 嘉夫 大阪市立大学, 理学部, 助教授 (00106337) ; 伊藤 信夫 大阪市立大学, 理学部, 名誉教授 (10047045)
• キーワード: 化学的組成 / 空気シャワー / 一次宇宙線 / モンテカルロ・シミュレーション / 等方ガンマ線

研究概要

10^<13>〜10^<16>eVの領域の一次宇宙線の化学的組成の研究は、この領域でのエネルギースペクトラムの折れ曲がりの原因の解明とともに、宇宙線の起源、伝播、加速機構等の解明において重要な手がかりを与える。
南インド北緯11度にあるウーティ山上(800g/cm^2)にGRAPESIIIと名づけられた空気シャワー観測装置が新たに建設された。GRAPESIIIは1m^2のシンチレーション検出器217台、1GeV以上のミューオンを測定する36m^2のミューオン検出器が16台とからなる。これらの装置を用いて、主として総粒子数が10^4〜10^7の空気シャワー中の電磁成分とミューオンの横方向粒子密度分布や空気シャワーの入射方向等を同時にかつ精度良く測定し、化学組成の研究やガンマ線点源の探索を行う。
現在順調に連続観測がなされており、これまでの解析により次の様な結果が得られた。
1.10^4〜10^6でのサイズスペクトラムが観測結果の解析から求められた。他グループの観測結果と比較したところ測定誤差の範囲内でよく合っている。
2.ミューオンの粒子密度分布に関するデータの解析結果とモンテカルロ・シミュレーションの計算結果とを比較したところ、相互作用のモデルによって生じる差は少しあるものの、測定誤差の範囲でよく合っている。
3.エネルギーが10^<14>〜10^<15>eVの領域においてDiffused γ線の上限値I _γ/I _<CR>=3x10^<-3>が得られた。これは現時点では世界で最も良い値を与える。
この様に、現在までの解析結果は総合的に見て、我々の観測装置が初期の目標どおりに作動している事を示している。今後はシミュレーションを進め、また空気シャワーの解析方法を改良し、精度をあげた比較を行ないながら、一次宇宙線の化学的組成の解明をはかる予定である。

研究成果

• [文献書誌] H.Adarkar et al.: "Cosmic Ray Composition with KGF Underground Detector"Physical Review D. V57. 2653-2664 (1998)
• [文献書誌] H.Adarkar et al.: "Search for point sources of neutrinos with KGF underground muon detectors"IL NUOVO CIMENTO. V21 C, N6. 661-666 (1998)
• [文献書誌] Y.Hayashi et al.: "The size spectrum of small Air Showers at Ooty GRAPES III (800g/cm2)"Proc. of 26th Int. Cosmic Ray Conf.. V1. 236-239 (1999)
• [文献書誌] Y.Hayashi et al.: "A study on the lateral structure of Muons in Extensive Air Showers with the GRAPES III array at Ooty"Proc. of 26th Int. Cosmic Ray Conf.. V1. 276-279 (1999)
• [文献書誌] T.Yamamoto et al.: "The energy spectrum of high energy gamma rays from Mrk501 by the stereoscopic analysis"Proc. of 26th Int. Cosmic Ray Conf.. V3. 297-300 (1999)
• [文献書誌] D.Nishikawa et al.: "Periodicity in the TeV gamma rays and X rays from Markarian501"Proc. of 26th Int. Cosmic Ray Conf.. V3. 354-357 (1999)
• [文献書誌] T.Nishiyama et al.: "Detection of a new TeV gamma ray source of BLLac object 1ES1959+650"Proc. of 26th Int. Cosmic Ray Conf.. V3. 370-373 (1999)
• [文献書誌] M.Sasano et al.: "Limits on the isotropic γray/Cosimc ray ratio in the ultra high energy region from the EAS experiment at Ooty"Proc. of 26th Int. Cosmic Ray Conf.. V4. 85-88 (1999)
• [文献書誌] S.Kawakami et al.: "Observation of Cosmic ray modulation and possible detection of the solar flares with GRAPES III muon telescope at Ooty"Proc. of 26th Int. Cosmic Ray Conf.. V4. 275-278 (1999)