直接チェレンコフ光の高精度撮像による宇宙線核種の精密測定

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24654061
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐々木 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (40242094)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 宇宙線核種 / 宇宙線起源 / 銀河内宇宙線 / 宇宙線スペクトル / 超新星 / 宇宙線伝播 / 直接チェレンコフ光 / 宇宙線加速

研究実績の概要

10-100TeVの1次宇宙線が大気中で2次粒子生成する前に放射する大気チェレンコフ光(“直接チェレンコフ光(DC)") を高精度で撮像し、1次宇宙線ごと核種を精密に測定する観測・解析方法について調査する。地上検出のみ可能である、10TeV 以上の1次宇宙線核種成分の測定は宇宙線物理における重要な課題であった。そのエネルギー遷移は宇宙線起源にも強く関連する。現状、空気シャワー(EAS)観測による核種同定の結果は決定力を欠き、従来の測定法の困難さを示唆する。DC光の発光量は１次粒子の電荷Zの2乗に比例し、その測光は不定性の少ない核種同定となる。本計画では、高分解能と正確な方向決定により、この優れた核種同定法を調査実証し、１次宇宙線の物理起源の決定を目指す。DC 法の利点を最大化するため系統誤差を極力廃した実験とする。高解像度化による DC と EASとの分離が本研究の鍵である。まず、その性能調査のため、さらなる高解像の撮像を行う。平成 24 年度 (H24) には、広視野と高解像を両立した Ashra 望遠鏡を基に、従来の IATC と同様の主光線軸付近の狭い視野に限って光学調整し、1 分(=0.015度)以下の優れた解像度を実現する撮像装置を開発した。ラボにて組み上げて試験し、良好な結果を得た。3度に渡り短期に海外遠征し、前記のラボにて開発調整済みの撮像装置を、ハワイ島マウナロア山中腹高度3300ｍにあるAshra観測地に設置済みの格納庫付集光器の光学焦点面に装着して、光学調整、データ取得系への組み入れの後、観測試験を行った。順調にデータ取得し長期連続運転が可能であることを確認した。協力研究員の転出に伴い、若干の計画の遅れが生じたが、研究代表者と他のAshra共同研究者が補い、計画に必要な調査観測を順当に遂行した。

研究成果

• [雑誌論文] Search for PeV-EeV Tau Neutrinos and Optical Transients from Violent Objects with Ashra-1 (2014)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki
  • 雑誌名: Astroparticle, Particle, Space Physics and Detectors for Physics Applications - Proceedings of the 14th ICATPP Conference 巻: 1 ページ: 112,119
  • DOI: 10.1142/9789814603164_0018
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ashra NTA: Towards Survey of Astronomical Tau Neutrino Sources (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Aita, T. Aoki,Y.Asaoka, H.M Motz, M. Sasaki, C. Abiko, C. Kanokohata,S.Ogawa ,H. Shibuya, T. Takada, T. Kimura, J. G. learned, S. Matsuno, S. Kuze, P. Chang, *G.W-S. Hou,Y.B. Hsiung, J-G. Shu, K. Ueno, M. Wang, P. M. Binder,J. Goldman, N. Sugiyama, Y. Watanabe, C-C. Hsu (Ashra NTA Collaboration)
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 1 ページ: 3095,3098
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.1.013095
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trigger and readout system for the Ashra-1 detector (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Aita, T. Aoki,Y.Asaoka, Y.Moromoto,H.M Motz, M. Sasaki, C. Abiko, C. Kanokohata, *S.Ogawa ,H. Shibuya, T. Takada, T. Kimura, J. G. learned, S. Matsuno, S. Kuze, P. M. Binder,J. Goldman, N. Sugiyama, Y. Watanabe (Ashra-1 Collaboration)
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 1 ページ: 3111,3114
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.1.013111
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Ashra-1 for NTA (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Sasaki
  • 学会等名: International Symposium on Very High Energy Particle Astronomy - New Approach to PeV-EeV Universe -
  • 発表場所: National Taiwan University, Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-04-08 – 2015-04-09
  • 招待講演
• [学会発表] Ashra-1全体報告 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木真人
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会(2015年)
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス〒169-8050 東京都新宿区西早稲田1-6-1
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] Ashra-1全体報告 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木真人
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学 【本庄キャンパス】（本部） 〒840-8502 佐賀市本庄1
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
  • 招待講演
• [備考] 東京大学宇宙線研究所
  • URL: http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [備考] Ashra
  • URL: http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/̃ashra/
• [備考] 佐々木研究室
  • URL: http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/̃sasakig/
• [備考] 佐々木真人ホームページ
  • URL: http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/̃sasakim/