100TeV超領域ガンマ線天文学の確立

100TeV超区伽马射线天文学的建立

基本信息

批准号：
21H04464
负责人：
大西宗博
金额：
$ 25.88万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04464/
关键词：
ガンマ線天文学宇宙線チベット

项目摘要

数 100 TeV 宇宙ガンマ線を作る親の原子核宇宙線はいわゆる Knee 領域である数 PeV のエネルギーを持つとされ、その起源が銀河系内から系外に遷移すると考えられているエネルギーに相当するため、100 TeV 超領域でのガンマ線観測は、宇宙線の起源・加速問題に大きな知見を与えるなど、物理学的・天文学的意義が極めて大きいと考えられている。本研究の目的は、2014 年からデータ収集を開始し世界で初めて 100 TeV を超えるエネルギーのガンマ線を検出した、大面積 (3,200 平方メートル) 地下水チェレンコフ型ミューオン観測装置を有する広視野宇宙線望遠鏡であるチベット空気シャワー観測装置を継続運用し、そのデータを使用することにより、100 TeV 超領域ガンマ線天文学を確立することである。空気シャワー観測において、その到来方向は各検出器がシャワー粒子を検出した時間差から求めるため、TDC (時間-デジタル変換器) は角度分解能を決める要となるパーツの一つである。チベット空気シャワー観測装置で現在使用している TDC は 1999 年に導入され、当時の電子部品の制約から時間分解能は 0.5 ns である。これを高い時間分解能を持つ最新の TDC と置き換えることで、角度分解能の改善、感度の向上を目指す。今年度は、中国科学院国家天文台と協力し、チベット空気シャワー観測装置の TDC を最新のものと置き換える準備を引き続き実施した。同時に、チベット空気シャワー観測装置で取得されているデータの解析やモンテカルロシミュレーション等を研究協力者とともに推進した。また、南半球のボリビアで同様の観測を推進しているALPACA実験グループとの良好な協力関係を維持した。研究の進捗状況と成果については、研究代表者および研究協力者が学術雑誌論文、各種国際会議、日本物理学会、日本天文学会などで発表した。

据说产生宇宙伽马射线的母核宇宙射线具有几个PeV的能量，也就是所谓的拐点区域，它们的起源对应于被认为从星系内部过渡到星系外部的能量，因此，超级区域的 100 TeV 伽马射线观测被认为具有极其重大的物理和天文意义，例如提供对宇宙射线的起源和加速的重要见解。此次考察的目的是访问西藏，一台宽视场宇宙线望远镜，配备有大面积（3200平方米）地下水切伦科夫型介子观测装置，该装置于2014年开始收集数据，是世界上第一个对探测能量超过100 TeV的伽马射线目标是通过继续运行空气喷淋观测装置并利用其数据，在100 TeV超区域建立伽马射线天文学。在风淋观测中，风淋粒子的到达方向是根据各个探测器检测到淋雨粒子的时间差来确定的，因此TDC（时间数字转换器）是决定角度的关键部件之一。解决。西藏风雨天文台目前使用的TDC于1999年推出，由于当时电子元件的限制，时间分辨率为0.5纳秒。通过用具有高时间分辨率的最新 TDC 替换它，我们的目标是提高角分辨率和灵敏度。今年，我们与中国科学院国家天文台合作，继续准备将西藏空气簇射观测装置TDC更换为最新的。同时，我们与研究合作者合作，对西藏风雨观测装置采集的数据进行了分析，并进行了蒙特卡罗模拟。我们还与羊驼实验组保持着良好的合作关系，该实验组正在南半球玻利维亚推广类似的观测。研究进展和成果由主要研究者和研究合作者在学术期刊文章、各种国际会议、日本物理学会、日本天文学会等上发表。