最高エネルギー宇宙線観測における地表検出器特性による系統誤差の研究

最高能量宇宙线观测中表面探测器特性引起的系统误差研究

基本信息

批准号：
17033003
负责人：
榊直人
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Aoyama Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

日本のAGASA実験グループは、エネルギースペクトルは1020eVを超えて延びているという観測結果を得ているのに対し、アメリカのHiResグループは10^<20>eV付近でスペクトルが落ち込んでいるという結果を発表している。両実験ともに10^<20>eVを超えるイベントの期待値は多くなく、さらに高統計で議論する必要があるため、Auger Project (Auger)、Telescope Array Project (TA)といったさらに大規模な実験が進められている。Augerでは水チェレンコフ検出器、TAではシンチレーター検出器をそれぞれメイン検出器として用いているため、検出器特性の違いのために異なる結果を出す可能性がある。AGASAのサイトで行ったAugerプロトタイプ検出器の性能実験結果とシミュレーションを用いて検出器特性による系統誤差の評価を行った。宇宙線空気シャワーシミュレーションとしては、多くの実験グループにより用いられているCORSIKA6.5を用い、GEANT48.0により、AGASAシンチレーター検出器、Augerプロトタイプ検出器の特性を考慮した。空気シャワーの発達において高エネルギーでの相互作用モデルはQGSJET-II、SIBYLL2.1を用い、一次宇宙線種として陽子、鉄核について比較を行った。シャワー粒子数のシャワー軸からの距離に対する分布はシンチレーター、水タンクともにどのモデル、粒子種の組み合わせでも実験データがほぼ再現されたが、陽子を用いた方が再現性が良かった。AGASA、Augerではエネルギー決定のパラメーターとしてシャワー軸から、それぞれ600m、1000mでの粒子数密度を用いている。この値から推定エネルギーへの影響を見積もると、最大±6%(天頂方向)〜±14%(45度)、水タンクでは±18%(天頂方向)〜±12%(45度)の違いが生じることが分かった。

日本的AGASA实验小组观察到，能源范围延伸到1020 eV之上，而美国雇用集团宣布该频谱已接近10^<20> eV。在这两个实验中，对超过10^<20> eV的事件的期望都不多，并且需要通过更高的统计数据进行讨论，因此正在进行更大的实验，例如螺旋桨项目（auger）和望远镜阵列项目（TA）。由于Auger使用水Cherenkov检测器，并且TA使用闪烁体检测器作为主要检测器，因此由于检测器特性的差异，可能会产生不同的结果。使用在AGASA部位执行的螺旋钻原型检测器的性能实验结果和模拟来评估由于检测器特性而导致的系统错误。作为宇宙射线淋浴模拟，使用了许多实验组使用的Corsika6.5，Geant48.0考虑了Agasa闪烁体检测器和螺旋桨原型检测器的特征。 QGSJET-II和SIBYLL2.1用作空气淋浴开发的高能量相互作用模型，并对质子和铁核进行了比较，作为原代宇宙束类型。对于闪烁体和水箱的每种模型和粒子类型组合，几乎都重现了相对于距淋浴轴距离的淋浴颗粒数量的分布，但是使用质子，可重复性更好。在AGASA和螺旋钻中，距淋浴轴的粒子数密度在600m和1000m处用作能量确定的参数。当从该值估计估计能量的影响时，发现在水箱中发现±6％（Zenith方向）至±14％（45度）的差异差异为±14％（45度），并且差异为±18％（Zenith方向）至±12％（45度）。