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2018 年度 実績報告書

新型大気蛍光望遠鏡による極高エネルギー宇宙線観測と質量組成の測定

研究課題

研究課題/領域番号 16J04564
研究機関東京大学

研究代表者

藤井 俊博  東京大学, 宇宙線研究所, 特別研究員(PD) (50706877)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
キーワード宇宙線 / 極高エネルギー / 大気蛍光望遠鏡 / 質量組成 / テレスコープアレイ実験 / FAST実験
研究実績の概要

次世代の宇宙線観測実験を目指した開発研究として、直径1.6 m の複合鏡とその焦点面に4本の8インチの光電子増倍管を設置した低コスト型の新型大気蛍光望遠鏡による宇宙線観測を実施した。2016年から2018年までの間に米国ユタ州のテレスコープアレイ実験の観測サイトに合計3基の新型大気蛍光望遠鏡を設置し、日本からの遠隔操作によって定常観測を達成した。3基の新型大気蛍光望遠鏡で、仰角方向に30度と方位角方向に90度の視野角に到来する宇宙線を観測できる。そして、新型大気蛍光望遠鏡とデータ収集回路の統合試験として、21 km先の紫外線垂直レーザー光源を観測した。この信号は19.5乗電子ボルトの宇宙線が21 km先に到来した時に期待される信号に相当するため、新型大気蛍光望遠鏡が期待通りの性能を持っているかの検証になっている。加えて、30分ごとにレーザー光源は射出されることを利用し、その信号の大きさから時々刻々と変化する大気透明度を解析できることを明らかにした。
これまでの新型大気蛍光望遠鏡の観測運用で、累計515時間の夜間の観測時間を実施した。新型大気蛍光望遠鏡の測定データを使って解析した結果、これまでに観測できた宇宙線の中で最もエネルギーの高い宇宙線は1.7×10の19乗 eVのエネルギーを持ち、宇宙線の質量組成に依存する空気シャワーの最大発達深さ(Xmax)は842 g/cm^{2}であった。現在これらの解析結果をまとめ、学術論文としての投稿を準備中である。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The full-scale prototype for the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes2018

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii et al.
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 19 ページ: 011047

    • DOI

      10.7566/JPSCP.19.011047

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] FAST実験7:新型大気蛍光望遠鏡による極高エネルギー宇宙線観測報告2018

    • 著者名/発表者名
      藤井俊博
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会, 九州大学
  • [学会発表] A next-generation ground array for the detection of ultrahigh-energy cosmic rays: the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes (FAST)2018

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii
    • 学会等名
      Ultra High Energy Cosmic Ray 2018, Paris, France,
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] FAST実験6:新型大気蛍光望遠鏡による観測報告とピエールオージェ観測所への設置計画2018

    • 著者名/発表者名
      藤井俊博
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会, 信州大学
  • [学会発表] A next-generation ground array for ultrahigh-energy cosmic rays: Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes (FAST)2018

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii
    • 学会等名
      TeV Particle Astrophysics 2018, Berlin, Germany
    • 国際学会
  • [学会発表] Future ground arrays for ultrahigh-energy cosmic rays: recent updates and perspectives2018

    • 著者名/発表者名
      T. Fujii
    • 学会等名
      20th International Symposium on Very High Energy Cosmic Ray Interactions, Nagoya, Japan
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] FAST Project(FAST実験)「極高エネルギー宇宙線天文学」への挑戦

    • URL

      https://www.fast-project.org

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公開日: 2019-12-27  

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