ガンマ線イメージングによる最遠方ガンマ線バースト検出法の開拓

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23654067
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 谷森 達 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10179856)
• キーワード: ガンマ線バースト / Population-III / コンプトンカメラ / 気球実験 / 小型衛星 / 宇宙初期 / ガンマ線天文学 / 偏光測定

研究概要

この申請はｚ＞１０以上の最遠方GRB探査の手法開拓を目指している。特に我々が開発しているGRB 主放射領域であるサブMeVガンマ線の方向を捕らえる電子飛跡検出コンプトンカメラ（ETCC) の最適化を行いｚ～１０ のGRB 検出の可能性を検討する。このETCCは基盤S(代表；谷森達）により気球実証実験へ向けて開発を進めているが、24年度にETCCの感度向上が進展し予想の10倍の感度が得られ、予想以上の性能が得られる可能性が高くなった。そのため２５年度に実施した３０ｃｍ角ETCCの性能評価の結果が大きくGRB検出能力判定に影響する。特に25年秋に実施した宇宙環境雑音条件に近い状態で実証するための加速器実験の結果が重要であった。25年度に実際のフライトモデルでの性能評価の結果、ＥＴＣＣのガンマ線検出の物理課程が正しく理解され、シミュレーションによる性能評価の信頼性が従来のコンプトンカメラと比較して飛躍的に向上し、さらに加速器試験から宇宙環境の10倍雑音が強い環境でも感度の劣化が起こらないことを世界で初めて実証できた。これらの点からシミュレーションによりガスをCF4に変換し３気圧で動作することで同じ３０cm角ETCC気球装置でも１０cm2という大きな検出感度を実現でき、数年後に予定している気球の極域での1ヶ月長期間観測では30日で10から20個のGRBの検出が期待できることが判明し、十分この申請で提案したイメージングによる好感度GRBトリガー法の検証が可能であることが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a 30 cm-cube Electron-Tracking Compton Camera for the SMILE-II Experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Mizumura, T.Tanimori et al.
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] SMILE-II: Balloon-borne Telescope for Background-suppressed Soft Gamma-ray Imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Sawano, T.Tanimori et al.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc 巻: 1 ページ: 013099-1 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of Gas Avalanche in a Micro Pixel Chamber using Garfield++ (2013)
  • 著者名/発表者名: A.Takada, T. Tanimori et al.
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 8 ページ: C10023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial resolution of a μPIC-based neutron imaging detector (2013)
  • 著者名/発表者名: J.D.Parker, T.Tanimori et al.
  • 雑誌名: Nucl. Instrum. & Meth. A 巻: 726 ページ: 155-161
  • DOI: 10.1016/j.nima.2013.06.001
• [学会発表] Observation of relativistic electron and proton precipitations with Balloon Experiment around the Polar Cap (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Tanimori et al.
  • 学会等名: International CAWSES-II Symposium
  • 発表場所: 名古屋大学豊田ホール
  • 年月日: 20131118-20131122
• [学会発表] Imaging detection for GRBs with high sensitivity and good polarimetry by Electron Tracking Compton camera (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Tanimori
  • 学会等名: Long-term Workshop on Supernovae and Gamma-Ray Bursts
  • 発表場所: 基礎物理学研究所、京都
  • 年月日: 20131108-20131108
• [学会発表] Imaging detection for GRBs with high sensitivity and good polarimetry by Electron Tracking Compton camera (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Tanimori
  • 学会等名: EUL GRB Workshop 2013
  • 発表場所: Moscow State Univ. Russia
  • 年月日: 20131007-20131011
  • 招待講演
• [学会発表] SMILE-II: Observation of Celestial and Terrestrial MeV Gamma rays at Balloon altitude using Electron Tracking Compton Camera in the North Pole (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Tanimori et al.
  • 学会等名: The 21st ESA Symposium on European Rocket and Balloon Program and Related Research
  • 発表場所: Thun Switzerland
  • 年月日: 20130609-20130613
• [備考] 天体MeVガンマ線検出器の開発
  • URL: http://www-cr.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/MeV-gamma/index.html