| 研究課題/領域番号 |
15H05443
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
藤井 俊博 東京大学, 宇宙線研究所, 協力研究員 (50706877)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 宇宙線 / 空気シャワー / 大気蛍光望遠鏡 |
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| 研究実績の概要 |
宇宙線の起源解明には、極端に到来頻度が少ない極高エネルギー宇宙線を高統計で観測する必要がある。そのためには現状の検出器の有効検出面積を一桁向上させ、また極高エネルギー宇宙線同様にニュートリノやガンマ線といった中性粒子にも感度を持つ、次世代の大規模宇宙線観測実験が必要である。本研究では、将来計画として提案されている大気蛍光望遠鏡アレイで使用する新型大気蛍光望遠鏡を開発した。この新型大気蛍光望遠鏡は、直径1.6メートルという小型の光学系にわずか4本の大口径の8インチ光電子増倍管を設置するという、極高エネルギー宇宙線観測に最適化および簡素化した低コスト型の大気蛍光望遠鏡である。
当該年度は、光学系を構成する9枚の複合鏡を製作し、鏡の反射率と点広がり関数の測定し、期待通りの性能を持つことを確かめた。また、複合鏡の焦点面に設置する4本の光電子増倍管は、大気蛍光発光と同じ波長帯の紫外線光源を使った測定により、増幅率の絶対値および印加電圧依存性、波長依存性、検出信号のダイナミックレンジを測定した。さらに大気蛍光以外の夜光を除去するための紫外線透過フィルターを選定し、反射率とその波長依存性を測定した。これらの各要素を配置するための望遠鏡架台を製作し、観測予定の米国ユタ州への発送準備を整えた。データ収集システム開発では、光電子増倍管に高圧電源を供給するための装置と得られた波形信号を記録するため回路を準備し、その全てで遠隔操作ができるように開発を進め、新型大気蛍光望遠鏡の定常観測に必要な要素を完成させた。
加えて、幅広い研究者との議論を活性化するために日本物理学会、国際会議やワークショップで新型大気蛍光望遠鏡の開発状況を発表した。さらにはテレスコープアレイ実験、ピエールオージェ観測所の共同研究者会議でも進捗状況を報告し、大気蛍光望遠鏡の専門家と議論した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
新型大気蛍光望遠鏡の複合鏡、カメラ部分である光電子増倍管と紫外線透過フィルター、そしてデータ収集システムの準備が完了し、本研究目的である新型大気蛍光望遠鏡を使った定常観測へ向けた準備が順調に進展している。特に、光電子増倍管の性能評価では検出効率の波長依存性や検出信号のダイナミックレンジの測定によって、より精密な性能評価を達成することができた。
さらには、春と秋に開催された日本物理学会で、国際会議やワークショップで計5回講演し、多くの専門家たちと議論を深めることができた。
しかし、米国ユタ州にあるテレスコープアレイ観測サイトでの望遠鏡建屋の設置許可を得るための手続きが遅れてしまい、また冬期は気温の低いためコンクリートを設置することができず、当該年度中に新型大気蛍光望遠鏡を実験サイトに設置することができなかったことが課題をして挙げられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、テレスコープアレイ実験の現場責任者であるユタ大学の John N. Matthews 特任教授と週一回の定例会議を開催し、新型大気蛍光望遠鏡を設置するテレスコープアレイ観測サイトでコンクリートと望遠鏡用の建屋の建設が進んでいる。今後も継続してより密な情報共有と連携を進める。また1基目の新型大気蛍光望遠鏡を設置し、現地での定常観測を通じて改善点を見つけ、2基目以降の製作ではその改善点を考慮しながら開発を進めていく予定である。
また、今後も継続してテレスコープアレイ実験およびピエールオージェ観測所の共同研究者会議で進捗状況を発表し、大気蛍光望遠鏡の専門家たちの意見を聞く。さらには、日本物理学会や国際会議でも積極的に開発状況を報告し、幅広い研究者との議論を活性化し、迅速な研究遂行を進める。
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