| 研究課題/領域番号 |
19KK0074
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
さこ 隆志 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (90324368)
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| 研究分担者 |
野中 敏幸 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (30506754)
木戸 英治 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部 長瀧天体ビッグバン研究室, 研究員 (00633778)
藤井 俊博 京都大学, 白眉センター, 特定助教 (50706877)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| キーワード | 最高エネルギー宇宙線 / 粒子加速 / 高エネルギー天体現象 / プラスチックシンチレータ / 大気蛍光望遠鏡 |
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| 研究実績の概要 |
米国ユタ州で推進するテレスコープアレイ実験と、その拡張アレイのデータを蓄積し、宇宙最高エネルギー粒子の起源解明を目指す。地上検出器の維持管理と大気蛍光望遠鏡による観測を進め、データ解析を行うことで目的を達成する。
当該年度は、年度前半に設置された拡張テレスコープアレイ地上検出器の集中メンテナンスを行い、本格的運用を実現した。初期不良検出機を一台ずつ巡り、バッテリーや電子回路の交換、アンテナの調整、等を進め、全260台の検出機のうち240台以上がデータ収集に加わることとなった。検出機の状態は主に日韓の大学院生が交代でモニタしており、メンテナンス以降安定に運用している。
モニタによって、一部の検出機でバッテリーの過充電が見られた。専用のチャージコントローラの一部に不具合があることがわかり、既製品による置き換えを始めた。試験的に４台のチャージコントローラを実装したところ、安定動作が確認できた。他、約20台の不具合検出機での交換予定である。本作業の半ばで新型コロナウィルスによって訪問ができなくなったが、現地雇用技術者とのリモートのやりとりで、作業をすすめている。
大気蛍光望遠鏡は、日本からのリモート観測の試験を進めた。当該年度は、安全のため現地観測員は派遣した状態で実施したが、技術的には問題ないことを確認した。非常時の対応方法が目下の課題で、地上検出器管理作業と兼任する手順のルール作りをすすめている。
実際の観測条件を考慮したモンテカルロシミュレーション計算も実現し、時間変化も含めた装置の性能評価を行えるようになった。地上検出器と大気蛍光望遠鏡による同時観測事象の解析もすすめている。既存のテレスコープアレイのデータ解析もすすめ、北半球における宇宙線到来方向のダイポール構造の解析や、超銀河面からの距離とエネルギーの逆相関等の解析を進め論文を投稿した（投稿は4月）。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度の最重要課題は、設置直後の拡張地上検出器の安定運用であったが、集中メンテナンスによって90%以上の検出器を安定動作させることができた。過充電の問題もあったが、準備していたチャージコントローラに交換することで解決することもわかり、すでに交換を進めている。新たな不具合を見つけるための大学院生による監視作業も軌道にのっている。現地の地面状態が悪く、残り10%の不具合検出機の対応ができていないが、対応方法は確立したため、次回の訪問時に100%に近い稼働率を実現できる予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
不具合が残る10%の地上検出器を訪問し、拡張アレイの稼働率を100%に近づける。その後は、テレスコープアレイの検出機とあわせて、定期的に発生する不具合を解決していく体制を確立する。大気蛍光望遠鏡観測のリモート化をすすめる。現地での緊急対応の可能性を洗い出し、地上検出器管理作業シフトとの統一を進める。グループ内のシフトワーキンググループによって、ルール作り、マニュアル化、講習会等の準備をすすめている。
拡張アレイのモンテカルロシミュレーションと実データの比較をすすめ、観測装置の性能（エネルギーしきい値、有効検出面積、エネルギー・到来方向決定精度等）を確定する。データを蓄積しつつ解析をすすめ、テレスコープアレイが発見したホットスポットの確立を目指す。地上検出器と大気蛍光望遠鏡による同時事象取得もすすんでいる。同時事象を用いて、地上アレイのエネルギー絶対値の決定精度を向上するとともに、最高エネルギー領域での質量組成の解析も進める。
新型コロナウィルスの状況によって現地作業が自由にできない可能性がある。地上検出器の対応は、常に優先度を判断した上で、現地雇用技術者と緊密な連携をとりながら行う。大気蛍光望遠鏡は現在自家発電機で運用しているが、トラブルが多い。商用電源を導入し、リモート観測を安定させる方法を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
３月に地上検出器のメンテナンスのために現地を訪問する予定であったが、新型コロナウィルスのため、訪問を断念した。次年度に活動が再開次第、メンテナンス作業のための旅費としたい。今後の長期運用に向けて、日本国内の練習機の準備を検討している。長期的な人員養成のための環境整備も進めたい。
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