研究課題
南極周回気球による宇宙線反粒子測定計画GAPSの測定器開発のため、昨年度に引き続き反重陽子識別方法の研究および自励振動ヒートパイプを用いた測定器冷却システムの導入および試験を行った。GEANT4を用いたモンテカルロシミュレーションによって、GAPSの主な測定対象である反重陽子に対するバックグラウンド事象の研究を行った。同様の反粒子である反陽子に加えて、存在量の多い通常の陽子、ヘリウムの影響を評価した。これまでに開発を進めた各種の機械学習を利用した多変量解析に基づき、反重陽子とバックグラウンドの識別のための効果的な物理量を検証した。特に、生成する二次粒子が多くなり得るβの大きいヘリウムの影響が大きいことが分かったが、外層付近でのハドロン相互作用によって生成した二次粒子を一次粒子と誤認することが主要因であり、弁別に目途が付いた。また、主検出器であるシリコン検出器アレイが反重陽子を捕獲した際に生じる特性X線を検出するための最適な解析方法の研究を進めた。核子対消滅時に発生する電子・ガンマ線の散乱によって作られるバックグラウンドとの識別には、対消滅の位置から特性X線を検出する位置までの距離を制限することが効果的であることを確認した。シリコン検出器アレイのノイズ低減のための冷却システムをフライト実機に導入し、外部冷凍機を利用した地上での冷却試験を行った。液溜め部分の温度をヒーターにより調整することでヒートパイプ内の流体の飽和温度を調整し、-40℃付近までの冷却を確認し、長期的な試験運転を実施した。外部からの断熱の強化により、さらに低温化が可能な見込みである。また、冷却システムの稼働直後の常温に近い状態での冷却性能評価のため、ヒートパイプ簡易モデルによる試験を行った。10～30℃付近でのヒートパイプ内流体の流速を測定し、冷却能力との関係を確認した。
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すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件)
Astroparticle Physics
巻: 145 ページ: 102791
10.1016/j.astropartphys.2022.102791
Journal of Evolving Space Activities
巻: 1 ページ: 9
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