テレスコープアレイによる10^<20>eV以上の宇宙線の起源の探索

使用望远镜阵列寻找大于10^<20>eV的宇宙射线起源

• 批准号: 01J04674
• 负责人: 櫻井 信之
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J04674/
• 关键词: 宇宙線物理学; 最高エネルギー宇宙線; テレスコープアレイ実験; 最高エネルギー; テレスコープアレイ

本年度は前年度に引き続き、テレスコープアレイ計画に使用する光電子増倍管の絶対光量較正のための装置を開発した。校正原理は以下の通りである。直径50cm高さ10cmの円筒形のチェンバーに窓を開けそこに窒素レーザー光を入射する。箱内には純粋窒素ガスが充填されており、レーザー光は窒素分子によりレーリー散乱される。この散乱光の強度は元のレーザーのエネルギーと窒素ガスの密度から非常に正確に計算できる。この散乱光を別に開けた窓から取り出して光電子増倍管を校正するための光源として用いる。校正原理そのものは前年度にテストベンチを製作してチェックを行った。その結果、浜松ホトニクスが提供している校正データと矛盾しない結果をよりよい精度で得られる事がわかった。今年度はより校正作業を効率よく行う為にPMTの交換をチェンバーの外から行えるようにした。また、チェンバー内ガスの交換を真空ポンプによって行えるようにした。現在このチェンバーの製作が終了し実際の測定を行っている。望遠鏡全体の校正方法についても研究を行った。具体的には望遠鏡の100m先に電子線形加速器を設置して上空に向かって電子ビームを射出し、そのビームが発生する大気蛍光をわれわれの大気蛍光望遠鏡で観測するというものである。電子ビームそのもののエネルギーは半導体検出器や電流検出器などを用いて5%以下の精度で測定でき、またシャワーから望遠鏡までの距離が短いので大気による吸収・散乱はほとんど無視する事ができる。電子エネルギーが20eV〜40eVであればちょうど望遠鏡の視野内全体に広がるシャワーとなることがシミュレーションからわかった。つまりこの方法を使えば、あらかじめ別々の方法で校正されている鏡やPMTやフィルターを一度に校正できるというメリットがある。また、本年度からフロントエンドエレクトロニクスが全面的に改定されFADCを使ったものを採用することになった。これに伴いFADCのスピードと前置波形整形回路の時定数のマッチングをシミュレーションによってチェックした。この結果を考慮したエレクトロニクスボードの試作機は現在製作中である。

今年，继去年的基础上，我们开发了一种用于校准望远镜阵列项目中使用的光电倍增管绝对光强的装置。校准原理如下。在直径50cm、高10cm的圆筒形室中开窗，使氮激光入射。盒子内充满纯氮气，激光被氮分子进行瑞利散射。这种散射光的强度可以根据原始激光能量和氮气的密度非常精确地计算出来。该散射光通过单独打开的窗口提取，并用作校准光电倍增管的光源。校准原理本身是通过前一年搭建的测试台进行检验的。结果发现，能够以更高的精度获得与滨松光子学提供的校准数据一致的结果。今年，为了更有效地进行校准工作，我们实现了从室外更换 PMT。此外，可以使用真空泵交换室内的气体。该室的制作现已完成，实际测量正在进行中。还对如何校准整个望远镜进行了研究。具体来说，在望远镜前方100米处安装电子直线加速器，向天空发射电子束，利用我们的大气荧光望远镜观测电子束产生的大气荧光。电子束本身的能量可以使用半导体探测器或电流探测器以小于5%的精度测量，并且由于簇射到望远镜的距离很短，大气的吸收和散射几乎可以忽略不计。模拟表明，如果电子能量在 20eV 到 40eV 之间，则簇射将会遍布整个望远镜的视场。换句话说，使用这种方法的优点是能够同时校准先前使用单独方法校准过的镜子、光电倍增管和滤光片。此外，从今年开始，前端电子设备已经完全修改，现在将使用 FADC。与此同时，我们通过仿真检查了FADC的速度与预波形整形电路的时间常数之间的匹配情况。目前正在构建考虑这些结果的原型电子板。