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2023 年度 実績報告書

暗黒物質と銀河内PeV陽子加速源の発見を目指すガンマ線望遠鏡CTAの高感度化

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0384
研究機関名古屋大学

研究代表者

奥村 曉  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (90645011)

研究期間 (年度) 2019 – 2023
キーワード宇宙線物理学 / ガンマ線天文学 / 半導体光検出器
研究実績の概要

本研究では2つの研究活動を進めた。1つ目はドイツのマックスプランク核物理学研究所(MPIK)との共同研究により半導体光検出器SiPMを用いたガンマ線望遠鏡用の焦点面カメラを開発することである。次世代の地上ガンマ線望遠鏡計画CTAの小口径望遠鏡でこの焦点面カメラを使用することにより、銀河系内の宇宙線加速天体の発見が期待されている。本研究ではMPIKへの長期滞在を3回に渡り実施し、焦点面カメラ試作機の性能試験、ソフトウェア開発を国際共同で行った。また名古屋大学では焦点面カメラの構成要素、特に半導体光検出器の性能試験やシミュレーションを行った。2つ目の研究は、CTAの大口径望遠鏡によるガンマ線観測およびMAGIC望遠鏡によるガンマ線観測である。この目的のため、スペイン・ラパルマ島に設置されている両望遠鏡の観測に参加した。またコロナ禍の間は海外研究機関への渡航が制限されたため、研究費の一部を技術補佐員の雇用経費にすることで実験室で進められる装置性能評価などを行った。またラパルマ島への渡航の代わりにオンラインによるガンマ線観測体制の構築を進め、長期出張の代替手段として研究遂行を継続した。以上の研究により、CTA小口径望遠鏡の焦点面カメラの設計や性能評価を終え、試作機開発の段階から量産の直前の段階にまで技術開発を進めることができた。このうち2023年度は、月光下でのガンマ線観測を見据えた大光量下でのSiPMの特性評価、多層膜コーティングを用いた大気チェレンコフ光の集光性能向上、CTA小口径望遠鏡の光学系シミュレーション、ガンマ線観測データの新しい解析手法の提案など、国際会議や物理学会などで成果報告を行った。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2024 2023 2020 2019

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 14件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 14件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] ロケ・デ・ロス・ムチャーチョス天文台(スペイン)2020

    • 年月日
      2020-02-10 – 2020-02-25 | 2023-03-052023-03-22
    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      ロケ・デ・ロス・ムチャーチョス天文台
    • 主な海外共同研究者名
      Daniel Mazin
    • 職名
      准教授
  • [国際共同研究] マックスプランク核物理学研究所(ドイツ)2019

    • 年月日
      2019-07-20 – 2019-08-31 | 2022-08-072022-09-18 | 2023-08-062023-08-14
    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マックスプランク核物理学研究所
    • 主な海外共同研究者名
      Jim Hinton
    • 職名
      所長
  • [雑誌論文] Silicon photomultipliers for the SST camera of the Cherenkov Telescope Array2024

    • 著者名/発表者名
      Depaoli D.、Lapington J.、Leach S.、Okumura A.、Sofia I.、Tajima H. et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 1060 ページ: 169047~169047

    • DOI

      10.1016/j.nima.2023.169047

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-year characterisation of the broad-band emission from the intermittent extreme BL Lac 1ES 2344+5142024

    • 著者名/発表者名
      MAGIC Collaboration
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 682 ページ: A114~A114

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202347845

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MAGIC detection of GRB 201216C at z = 1.12023

    • 著者名/発表者名
      Abe H, Okumura A., et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 527 ページ: 5856~5867

    • DOI

      10.1093/mnras/stad2958

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Performance of the joint LST-1 and MAGIC observations evaluated with Crab Nebula data2023

    • 著者名/発表者名
      Abe H., Okumura A., et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 680 ページ: A66~A66

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202346927

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Star tracking for pointing determination of Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes2023

    • 著者名/発表者名
      Abe K, Okumura A.,. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 679 ページ: A90~A90

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202347128

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observations of the Crab Nebula and Pulsar with the Large-sized Telescope Prototype of the Cherenkov Telescope Array2023

    • 著者名/発表者名
      Abe H., Okumura A., et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 956 ページ: 80~80

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ace89d

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to TeV photon emission from the Large Magellanic Cloud2023

    • 著者名/発表者名
      Acharyya A, Okumura A., et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 523 ページ: 5353~5387

    • DOI

      10.1093/mnras/stad1576

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to spectral signatures of hadronic PeVatrons with application to Galactic Supernova Remnants2023

    • 著者名/発表者名
      Acero F, Okumura A.,. et al.
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 150 ページ: 102850~102850

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2023.102850

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multimessenger Characterization of Markarian 501 during Historically Low X-Ray and γ-Ray Activity2023

    • 著者名/発表者名
      Abe H., Okumura A., et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 266 ページ: 37~37

    • DOI

      10.3847/1538-4365/acc181

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiwavelength study of the galactic PeVatron candidate LHAASO J2108+51572023

    • 著者名/発表者名
      Abe S., Okumura A., et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 673 ページ: A75~A75

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202245086

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Studies of propagation mechanism of optical crosstalk in silicon photomultipliers2023

    • 著者名/発表者名
      Tajima H.、Okumura A.、Furuta K.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 1049 ページ: 168029~168029

    • DOI

      10.1016/j.nima.2023.168029

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a blue-mirror multilayer coating on light concentrators for future SiPM cameras2023

    • 著者名/発表者名
      Okumura Akira、Haga Junya、Inoue Chiaki、Nishimoto Keiji、Furuta Kazuhiro、Tajima Hiroyasu
    • 雑誌名

      Proceedings of the 38th International Cosmic Ray Conference

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.22323/1.444.0673

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Study on the gain and photon detection efficiency drops of silicon photomultipliers under bright background conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Okumura Akira、Wakazono Kawori、Furuta Kazuhiro、Tajima Hiroyasu
    • 雑誌名

      Proceedings of the 38th International Cosmic Ray Conference

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.22323/1.444.0674

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of the effective mirror area of CTA Small-Sized Telescopes for camera design and Monte Carlo simulation2023

    • 著者名/発表者名
      Okumura Akira、Ross Duncan、G. Saturni Francesco、Sironi Giorgia、White Richard
    • 雑誌名

      Proceedings of the 38th International Cosmic Ray Conference

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.22323/1.444.0675

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] CTA 報告 225 : 小口径望遠鏡用 64 チャ ンネル SiPM の暗電流の安定性試験 (2)2024

    • 著者名/発表者名
      河原崎琉
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] CTA 報告 215:小口径望遠鏡の開発状況2023

    • 著者名/発表者名
      奥村曉
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] CTA報告 216:小口径望遠鏡用64チャンネルSiPMの暗電流の安定性試験2023

    • 著者名/発表者名
      河原崎琉
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] CTA 報告 217: 最尤法を用いたCTA小口径望遠鏡の角度分解能の向上の検証2023

    • 著者名/発表者名
      バンソンヒョン
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] CTA 小口径望遠鏡の開発状況2023

    • 著者名/発表者名
      奥村曉
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] Evaluation of the effective mirror area of CTA Small-Sized Telescopes for camera design and Monte Carlo simulation2023

    • 著者名/発表者名
      Akira Okumura
    • 学会等名
      The 38th International Cosmic Ray Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a blue-mirror multilayer coating on light concentrators for future SiPM cameras2023

    • 著者名/発表者名
      Akira Okumura
    • 学会等名
      The 38th International Cosmic Ray Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on the gain and photon detection efficiency drops of silicon photomultipliers under bright background conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Akira Okumura
    • 学会等名
      The 38th International Cosmic Ray Conference
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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