2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of the ultra high energy cosmic ray source evolution by detailed measurement of cosmic rays in the wide energy range
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15H05741
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
荻尾 彰一 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (20242258)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹田 成宏 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (40360581)
有働 慈治 神奈川大学, 工学部, 助教 (50506714)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 宇宙線物理学 / 超高エネルギー宇宙線 / 化学組成 / 宇宙線源 / 粒子加速 / 宇宙線の伝播 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
米国ユタ大学らによって建設された10台の大気蛍光望遠鏡(Fluorescence Detector, FD)に隣接して、本研究申請によって80台の地表粒子検出器(Surface Detector, SD)からなる空気シャワーアレイを設置し、結果としてハイブリッド型宇宙線観測装置を完成させ、これを用いて10の16乗eV以上の超高エネルギー宇宙線の流量と化学組成を精密測定する国際共同研究「TALE実験」を推進する。H28年度の主な成果は、
①SD制御用エレキの量産完了：H27年度に開発完了したSD制御用エレキについて、H28年度には荻尾と竹田が、これを100台量産し完成した。動作試験、温度試験等を経て実験サイトである米国ユタ州ユタ大学宇宙線センターに出荷した。
②データ収集系の完成・試験運転開始：TALE実験データ収集システムは、分散配置されるSDから情報を集め、イベントトリガー判定と事象データ・モニターデータの収集、これを昼夜・天候に関係なく安定的に継続する必要がある。荻尾を中心とする開発チームは、日本国内での開発完了後、ユタ州TALE実験サイトでSD16台を用いてシステムの最終試験を実施し、予定どおりの性能を持つデータ収集システムの完成を確認した。さらに、①のエレキとTAx4実験のためのSDを試験的に用いることで、全体で61台のSDからなる空気シャワーアレイを構成し、3月から試験的運転を開始した。
③SDの製作開始：H27年度に確定した仕様に基づき、神奈川大・有働を中心にTALE実験用SDの製作を開始した。
④TALE-FDなど既設の装置による観測の継続：TALE-FDおよび16台のSDからなる空気シャワーアレイは、竹田を中心とする運用チームによって観測を継続した。一方、荻尾の率いる大阪市大のチームによってデータ解析プログラムおよびシミュレーションプログラムの開発が進められている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
①SD制御用エレキの量産完了：SD制御用エレキをに100台量産し、さらにそれらの動作試験、温度試験等も完了した。すでにTALE実験サイトに全て送られている。昨年度末の段階では製作に遅れがあったが、その遅れを取り戻し予定通りに進行している。
②データ収集系の完成・試験運転開始：TALE実験データ収集システムは、日本国内での開発完了後、ユタ州TALE実験サイトでSD16台を用いて最終試験を実施し、予定どおりの性能を持つデータ収集システムの完成を確認した。それだけでなく、①で完成したエレキをTALE実験と同一仕様であるTAx4実験用検出器に組み込んで試験的にSDを構成することで、全体で61台のSDからなる空気シャワーアレイを構成し、3月から試験的運転を開始した。当初の予定よりも早く、この規模のSD台数で運転をはじめることができており、この点では当初の計画以上に進展している。
③SDの製作開始：予定どおりH29年度に45台のSDが完成する。その作業を今年度開始した。予定通りに進展している。
④TALE-FDなど既設の装置による観測の継続：データ解析プログラムおよびシミュレーションプログラムの開発が進められているが、②の進展に追いついておらず、この点ではやや遅れていると言わざるをえない。
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| Strategy for Future Research Activity |
②データ収集システムの高速化・安定化・ハイブリッド観測への対応：TALE実験の安定運用のためには、データ収集システムの高速化がまず必要で、そのためにエレキ内部のデータ通信プロトコルの変更（高速化）を行う。またシステム全体の安定性を向上させる必要がある。また、SD空気シャワーアレイのデータ収集システムにFDのトリガー情報を組み込む「ハイブリッド化」が必要である。これについては米国ユタ大学側でかなりの準備が行われており、H29年度には完了する予定である。
③SDの製作：H29年8月に東京大学宇宙線研究所明野観測所で製作する予定で準備が進められている。45台が完成する予定である。
④データ解析プログラムの開発：SD空気シャワーアレイ、FD双方のための解析プログラムの開発が進められており、その進捗状況は日本物理学会で報告できるくらいには進んでいるが、まだ観測結果の物理学的な評価を行えるほどの精度に到達していない。H29年度、H30年度の2年間をかけて、十分な精度の解析プログラムとして成熟させることを目指す。
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