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2023 年度 実績報告書

広エネルギー領域の精密測定による超高エネルギー宇宙線の源と伝播の統一的解釈

研究課題

研究課題/領域番号 19H05607
研究機関東京大学

研究代表者

荻尾 彰一  東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (20242258)

研究分担者 竹田 成宏  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (40360581)
常定 芳基  大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (50401526)
有働 慈治  神奈川大学, 工学部, 准教授 (50506714)
冨田 孝幸  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (70632975)
多米田 裕一郎  大阪電気通信大学, 工学部, 准教授 (90467019)
研究期間 (年度) 2019-06-26 – 2024-03-31
キーワード宇宙線 / 化学組成 / 宇宙線の起源 / 銀河系 / 銀河間空間 / 宇宙物理
研究実績の概要

2018年11月から2020年2月(この後COVID-19の影響で装置運用を長期停止)までの429時間のTALE実験ハイブリッド観測データに基づき、10の16.5乗電子ボルトから10の18.0乗電子ボルトまでの宇宙線エネルギースペクトルを求めた(H. Oshima, et al., PoS(ICRR)271)。結果は、過去のTA実験の結果とよく一致している。
2018年11月から2023年3月までのTALE実験ハイブリッド観測データに基づき、10の16.5乗電子ボルトから10の18.5乗電子ボルトまでの平均空気シャワー最大発達深さ(Xmax)を求めた(K. Fujita, et al., PoS(ICRR)401)。結果は、エネルギー増加とともに、平均的な組成は10の17乗電子ボルト付近までは上昇し(重くなり)、その後軽くなり、10の18.5乗電子ボルトでは純粋陽子となることを示している。最も重くなるエネルギー10の17乗電子ボルトがエネルギースペクトルに見られる「2nd knee」という構造(折れ曲がり)に一致していることも興味深い。
2019年10月から2022年9月までの1093日間のTALE実験SDアレイによる観測データに基づき、10の17.0乗電子ボルトから10の18.8乗電子ボルトまでの宇宙線エネルギースペクトルを求めた(I. Komae, et al., PoS(ICRR)405)。
TALEハイブリッドのエネルギーしきい値をさらに下げるため2022年10月に50台の地表粒子検出器を追加設置し、2023年10月からハイブリッド観測を順調に継続している。10の15.5乗電子ボルトの宇宙線に対して、Xmaxの決定精度は29 g/cm^2、エネルギーEの決定精度は12.5 %であり、TALEに比べてエネルギーがひと桁低いにもかかわらず、ほぼ同じ精度が達成できている。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Loyola University Chicago/University of Utah(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Loyola University Chicago/University of Utah
  • [国際共同研究] Hanyang University/Sungkyunkwan University/Yonsei University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Hanyang University/Sungkyunkwan University/Yonsei University
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] Institute for Nuclear Research/Moscow M.V. Lomonosov State University(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      Institute for Nuclear Research/Moscow M.V. Lomonosov State University
  • [国際共同研究] Universite Libre de Bruxelles(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      Universite Libre de Bruxelles
  • [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      Czech Academy of Sciences
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] Measurement of cosmic-ray energy spectrum with the TALE detector in hybrid mode2023

    • 著者名/発表者名
      H. Oshima, K. Fujita, S. Ogio, T. Sako for the Telescope Array collaboration
    • 雑誌名

      PoS(ICRC2023)

      巻: 444 ページ: 217

    • DOI

      10.22323/1.444.0271

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cosmic ray mass composition measurement with the TALE hybrid detector2023

    • 著者名/発表者名
      K. Fujita for the Telescope Array collaboration
    • 雑誌名

      PoS(ICRC2023)

      巻: 444 ページ: 401

    • DOI

      10.22323/1.444.0401

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the cosmic ray energy spectrum in the 2nd knee region with the TALE-SD array2023

    • 著者名/発表者名
      I. Komae for the Telescope Array collaboration
    • 雑誌名

      PoS(ICRC2023)

      巻: 444 ページ: 405

    • DOI

      10.22323/1.444.0405

  • [学会発表] TALE実験ハイブリッド観測による2nd knee領域宇宙線のエネルギースペクトルと原子核組成2024

    • 著者名/発表者名
      藤田慧太郎
    • 学会等名
      CALETによる銀河宇宙線・ガンマ線観測の現状と展望
    • 招待講演
  • [学会発表] TA実験417:TALE-SDアレイによるエネルギースペクトル解析22024

    • 著者名/発表者名
      古前壱朗
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] TA実験418:TALE infill-SDの運用状況と実データ解析2024

    • 著者名/発表者名
      河内祐輔
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] Recent results from TALE and Telescope Array2023

    • 著者名/発表者名
      K. Fujita
    • 学会等名
      Theory meeting Experiment 2023 (TMEX2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] テレスコープアレイ実験

    • URL

      http://www-ta.icrr.u-tokyo.ac.jp/ta_public/index.html

  • [備考] Telescope Array project

    • URL

      http://www.telescopearray.org/

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公開日: 2024-12-25  

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