| 研究課題/領域番号 |
17340081
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
千葉 雅美 首都大学東京, 都市教養学部, 助手 (60128577)
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| 研究分担者 |
上條 敏生 首都大学東京, 都市教養学部, 助手 (70117703)
安田 修 首都大学東京, 都市教養学部, 助教授 (50183116)
高山 泰弘 首都大学東京, 都市教養学部, 助手 (80311900)
近重 悠一 成蹊大学, 理工学部, 教授 (50146932)
近 匡 成蹊大学, 理工学部, 教授 (90215442)
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| キーワード | 岩塩 / ニュートリノ / 超高エネルギー / アスカラヤン効果 / 電波減衰長 / レーダー / GZK cut-off / 電波領域チェレンコフ効果 |
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| 研究概要 |
巨大天然岩塩を検出媒質として、GZKニュートリノとよばれる、宇宙由来の超高エネルギー(UHE, E>10^<15>eV)ニュートリノを検出する為の研究開発をおこなった。UHE_νは飛来頻度が極めて低いので巨大な質量の検出媒質を必要とします。UHEニュートリノ反応で発生する電波が岩塩中を長距離伝播し反応を電波検出の方法で検出する天然岩塩がその目的に適っている可能性を調査する為に1GHz,300MHzにおける世界各地の岩塩鉱の電波減衰長の測定を行ない、ニュートリノ検出器として使用可能なほどの長い減衰長の岩塩鉱があることが明らかになった。さらに200MHzにおける電波減衰長を測定する為に200MHz空洞共振器を設計製作した。1GHz,200MHzの共振器は岩塩試料を空洞上部から共振器へ挿入する方式であったが、下部から岩塩試料を共振器へ挿入する方式をとった。現在下部からの挿入具の調整を行なっている状況です。下部からの挿入では重力により岩塩試料が下部栓を押し、上部栓は重力よって岩塩を押すので、測定に影響を与える岩塩試料と上下栓との隙間を少なくすることが期待される。
UHEニュートリノ測定において最適の周波数範囲を探索する。岩塩中に埋め込む周波数帯域が広く、指向性が少なく、有効検出断面積が大きく、コンパクトなアンテナを開発するためのアンテナシステムの検討し、購入した。電波放射アンテナとして背景電波を減少し、広い周波数帯域で放射可能な対数周期アンテナ。そしてその偏波と電場強度を測定するための可変周波数標準ダイポールアンテナを用いる。
電波検出のみではなく電波を発生して反射を測定するレーダー法の可能性を測定した。岩塩へKEK放射光研究施設において放射光X線を照射し、そこからのマイクロ波の反射を調べた。その結果レーダー法を可能にするほどのレーダー反射体の長時間残存性を測定した。
UHEニュートリノ反応における電磁シャワー中の過剰電子発生過程、干渉チェレンコフ効果(アスカラヤン効果)によって発生する電波検出過程をコンピュータシミュレーションで行なった。その際に実際に我々の共振器で測定した電波減衰長の値を入力値としたところ、E=10^<17>eVにおいて、2.5kmx2.5kmx2.5kmの岩塩体中に500個のアンテナを配置したところ、4個のアンテナで検出することが可能であった。
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