南極周回飛翔超伝導スペクトロメータによる太陽活動極小期の宇宙起源反粒子探査

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18104006
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 山本 明 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温センター, 教授 (30113418)
• 研究分担者: 吉村 浩司 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (50272464) ; 槙田 康博 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (30199658) ; 吉田 哲也 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (50222394) ; 野崎 光昭 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (10156193) ; 長谷川 雅也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 博士研究員
• キーワード: 宇宙起源 / 反粒子 / 反陽子 / 反物質 / 宇宙線 / 南極 / 気球実験 / 超伝導 / 太陽活動極小期

研究概要

本研究は、宇宙線『反陽子エネルギースペクトルの精密観測』およびr宇宙線反粒子・反物質の探索』を通して、r初期宇宙における素粒子像を探る』ことを目的とし、低エネルギー領域での反陽子エネルギースペクトルの精密観測を通して、原始ブラックホール(PBH)の蒸発、またはダークマターの有力候補であるニュートラリーノの対消滅等から期待される1次起源反陽子(反粒子)の精密探査を推進している。太陽活動極小期(2007年)に、南極周回気球観測実験によって20日間以上の観測を目指すことにより、『太陽活動極小期、極地における長時間観測、大立体角』の3条件をあわせた究極的な高感度観測を(BESS-Polar-II)を実現する。
平成18年度は、超伝導スペクトロメータ、粒子検出器システムを整備し、実験準備を進めた。前半は、各研究機関で分担した測定器整備を進め、後半には、超伝導スペクトロメータとしてのインテグレーションをアメリカ側研究協力機関であるNASA/GSFCにおいて進めた。
マグネット:20日以上の連続磁場(冷媒)保持を目標として、冷却システム(ヘリウム蒸発ガスライン)ガスフローの最適化調整に成功し、さらに外気が真空環境である条件を模擬し、地上での性能検証を行った。
粒子飛跡測定器:JETチェンバ本体の性能点検を行い、プリアンプ、信号線周辺のノイズ低減対策に成功した。
飛行時間測定器:TOFカウンタ用光電子増倍管の対真空環境対策に改善を施し、性能を検証した。
粒子識別測定器:アエロジェルチェレンコフカウンタ(ACC)の集光効率を高め、識別性能を改善した。
インテグレーションおよび総合調整:スペクトロメータのインテグレーションを行い、各測定器の性能点検を行うと共に、ノイズ低減、温度特性等、出来る限り気球観測条件に近い条件での総合性能評価試験、調整を進めた。
これらの準備作業は、ほぼ順調に進捗し、平成19年度の気球観測実験にむけ、着実に準備が進展した。

研究成果

• [雑誌論文] The BESS Program (2007)
  • 著者名/発表者名: A.Yamamoto et al.
  • 雑誌名: Nuclear Physics B (Proc. Suppl.) 116 ページ: 62
• [雑誌論文] Measurements of 0.2 to 20 GeV/n cosmic-ray proton and helium spectra from 1997 through 2002 with the BESS spectrometer (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Shikaze, A.Yamamoto et al.
  • 雑誌名: Astroparticle Physics (To be published) ページ: TBD
• [雑誌論文] Search for Primordial Antiparticle with BESS (2007)
  • 著者名/発表者名: A.Yamamoto et al.
  • 雑誌名: Advances in Space Research (To be published) ページ: TBD
• [雑誌論文] BESS-Polar Experiment (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Yoshimura
  • 雑誌名: Advances in Space Research (To be published) ページ: TBD
• [雑誌論文] Search for Fractionally Charged Particles in Cosmic Rays with BESS Spectrometer (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Fuke, A.Yamamoto et al.
  • 雑誌名: Advances in Space Research (To be published) ページ: TBD
• [雑誌論文] Ballooning of an Ultra-thin Superconducting Solenoid for Particle Astrophysics in Antarctica (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Makida, A.Yamamoto et al.
  • 雑誌名: IEEE Trans. Applied Superconductivity 16(2) ページ: 477
• [図書] Energy Budget in the High Energy Universe (2006)
  • 著者名/発表者名: A.Yamamoto (as a contributer)
  • 総ページ数: 395
  • 出版者: World Scientific