南極周回気球による高エネルギー大気ガンマ線の観測

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14039212
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 鳥居 祥二 神奈川大学, 工学部, 教授 (90167536)
• 研究分担者: 山上 隆正 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・大気球センター, 教授 (40013718) ; 吉田 賢二 神奈川大学, 工学部, 助手 (90260984) ; 田村 忠久 神奈川大学, 工学部, 助手 (90271361)
• キーワード: 宇宙線 / 大気ガンマ線 / 高エネルギー電子 / 南極気球 / 長時間気球観測 / ニュートリノ振動 / ハドロン相互作用 / シミュレーション計算

研究概要

スーパカミオカンデ・グループによって観測された大気ニュートリノの振動現象は、統計の増大とモンテカルロ計算の精度向上によって、更に高いエネルギー領域での検証段階に入っている。この目的のためには、これまで100GeV以下の領域に限られていた一次宇宙線(特に陽子)のフラックスをさらに高いエネルギー領域まで正確に観測するとともに、計算に用いるハドロン相互作用モデルの確定が必要となる。
我々は、南極周回気球による長時間観測によってTeV領域までの大気ガンマ線観測を行い、計算値との比較によりモデル計算の精度を向上することを目的の一つとして、PPB-BETSの開発を行い、平成16年1月に13日間の気球観測実験に成功した。本来、この観測の本来の目的は高エネルギー電子の観測であるが、ガンマ線も同時に観測され、シャワー画像データの地上解析により電子とガンマ線を区別できる。
100GeV以上の観測データは、衛星リンクのテレメトリーで極地研究所へダウンリンクされ、リアルタイムでデータ取得を行った。現在、イベント数などの予備的な解析を終了し、電子、ガンマ線の選別のために必要なシャワー画像の再構成を行っている。100GeV以下のデータは、南極基地で受信したデータがまもなく入手できる予定である。昨年度の放球失敗によって、観測を1年間延期をせざるを得なかったので、実験結果の公表は本年の夏頃になる予定である。装置や観測の概要はすでにICRC03(3編)で発表している。結果については、7月のCOSPARで発表を予定している。

研究成果

• [文献書誌] S.Torii, T.Tamura, K.Yoshida, T.Yamagami et al.: "High Energy Electron Observaion by Polar Patrol Balloon Flight in Antarctica"Proc. of 28^<th> International Cosmic Ray Conference (Tsukuba). Vol.4. 2085-2088 (2003)
• [文献書誌] H.Kitamura, S.Torii, T.Tamura, K.Yoshida, T.Yagmagami et al.: "Performance of the PPB-BETS Confirmed by Accelerator Beam Tests"Proc. of 28^<th> International Cosmic Ray Conference (Tsukuba). Vol.4. 2089-2092 (2003)
• [文献書誌] M.Amenomori, S., Torii et al.: "Observation of Mutli-TeV Diffuse Gamma Rays from the Galactic Plane with the Tibet Air Shower Array"Astrophysical Journal. Vol.580. 887-895 (2002)
• [文献書誌] S.Torii, T.Tamura, K.Yoshida, T.Yamagami et al.: "The CALET, CALorimetric Electron Telescope, Mission for the International Space Station."Nuclear Physics B (Proc.Suppl.). Vol.113. 103-110 (2002)
• [文献書誌] A.Kadokura, T.Yamagmi, S.Torii et al.: "Polar Patrol Balloon Experiment in Antarctica during 2002-2003"Advances in Polar Upper Atmosphere Physics. No.16. 157-172 (2002)
• [文献書誌] K.Kasahara, S.Torii, T.Tamura, K.Yoshida, T.Yamagami et al.: "Atomospheric Gamma-Ray Observation with the BETS detector for Calibrating Atmospheric Neutrino Flux Calculation"Physical Review D. Vol.66. 052004(1)-052004(9) (2002)