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2022 年度 実績報告書

神岡地下・地上における雷観測と宇宙素粒子実験への利用

公募研究

研究領域地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化
研究課題/領域番号 22H04578
研究機関国立天文台

研究代表者

鷲見 貴生  国立天文台, 重力波プロジェクト, 特任助教 (30822283)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード雷 / 地下実験 / ニュートリノ実験 / 暗黒物質探索実験 / 重力波実験
研究実績の概要

2022年度の研究実績は以下の通りである。
磁場観測においては、前回公募課題(20H05256)で構築したデータ取得系の設定(クロック、サンプリング周波数など)を改善し、地上データと地下データをイベントごとに直接比較解析を行った。その結果、地面の表皮効果により期待される高周波ほど減衰するようなイベントの他に、地上と地下でまったく違いがないイベントや、地下の方が信号が大きいイベントなども見られた。このような現象は落雷の位置、伝搬経路、地形などの組み合わせによるものではと考え、現在より詳細な解析を進めている。また、神岡近傍の雷ではないが、2022年1月15日のトンガ海底火山噴火において、これに伴う火山雷の大量発生によって生じた磁場信号を神岡地下で検出した。
音波換装においては、神岡地上の2か所(茂住、跡津)に新たにインフラサウンドセンサーを設置した。またデータ収集・前処理のプログラムを構築し、2022年夏から安定的に観測運用を行っている。雷鳴インフラサウンドイベントを目視レベルで確認することもできており、これを自動化するパイプラインの構築に取り組んでいる。
放射線観測においては、地上に雷雲ガンマ線検出器を設置し、データ取得を行った。本年度は夏季・冬季ともに観測地点直情での雷放電事象はなく、雷雲ガンマ線と思しき事象は見つかっていない。降雨によるラドン娘核線量の増加は確認された。
その他、気象観測および地下水観測は継続しており、計画研究B01班の地下環境中性子フラックス測定との比較・議論も行った。空間電場観測においてはセンサー読み出しの準備中である。

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

研究実績の概要に記載の通り、それぞれの観測を順調に開始もしくは継続できている。解析についても、決定的な成果・結論には至っていないものの多くの知見が得られており、途中の進捗としては妥当と考えられる。
KAGRAの重力波観測開始が当初予定の2022年秋から2023年5月に延期されたため、落雷による雑音の評価は実施できていないが、そのための準備は整っており翌年度中の実施が見込めるため、本研究課題の進捗としては妥当と考えられる。

今後の研究の推進方策

引き続き磁場観測、気象観測、地下水観測、音波観測、放射線観測を継続して行う。また音波観測地点の増強および空間電場観測の開始を実現する。
データ解析においては、落雷位置情報を用いた地上/地下の磁場比較、雷鳴インフラサウンド検知の自動化と位置・エネルギー推定、雷雲ガンマ線探索、およびKAGRA重力波観測における落雷雑音の評価を行う。また、新学術領域内の他の研究課題・研究者との協力も引き続き継続していく。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Response of the underground environment of the KAGRA observatory against the air pressure disturbance from the Tonga volcanic eruption on January 15, 20222022

    • 著者名/発表者名
      Washimi Tatsuki、Yokozawa Takaaki、Takamori Akiteru、Araya Akito、Hoshino Sota、Itoh Yousuke、Kobayashi Yuichiro、Kume Jun’ya、Miyo Kouseki、Ohkawa Masashi、Oshino Shoichi、Tomaru Takayuki、Yokoyama Jun’ichi、Yuzurihara Hirotaka
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 ページ: 113H02

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac128

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Current Status and Future Prospects of KAGRA, the Large-Scale Cryogenic Gravitational Wave Telescope Built in the Kamioka Underground2022

    • 著者名/発表者名
      H. Abe et al. (KAGRA collaboration)
    • 雑誌名

      Galaxies

      巻: 10 ページ: 63~63

    • DOI

      10.3390/galaxies10030063

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Underground Environment KAGRA2022

    • 著者名/発表者名
      T. Washimi
    • 学会等名
      Workshop on the development of innovative tools for new collaborations within gravitational wave detection experiments
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tonga's volcano eruption signals measured by the evironmental monitoring systems of KAGRA Observatory2022

    • 著者名/発表者名
      T. Washimi
    • 学会等名
      GWADW2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Kamioka Lightning&Thundercloud observation and its application for the astroparticle experiments2022

    • 著者名/発表者名
      T. Washimi
    • 学会等名
      UGAP2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 大型低温重力波望遠鏡 KAGRAにおける環境モニターで観測されたトンガ噴火信号2022

    • 著者名/発表者名
      鷲見貴生
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会
  • [学会発表] 神岡で観測されたトンガ噴火信号2022

    • 著者名/発表者名
      鷲見貴生
    • 学会等名
      新学術「地下宇宙」第3回若手研究会
  • [学会発表] 神岡地下・地上における雷観測と宇宙素粒子実験への利用2022

    • 著者名/発表者名
      鷲見貴生
    • 学会等名
      新学術 「地下宇宙」第8回極低放射能技術研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] KAGRAにおける微気圧・低周波音響雑音モニター2022

    • 著者名/発表者名
      鷲見貴生
    • 学会等名
      日本物理学会2022年 秋季大会
  • [備考] KAGRAの環境モニターが捉えたトンガの海底火山噴火

    • URL

      https://www.nao.ac.jp/news/topics/2022/20220210-gwpo.html

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公開日: 2023-12-25  

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