大気ニュートリノフラックス決定のための大気ガンマ線強度の高度変化の測定

测量大气伽马射线强度的高度变化以确定大气中微子通量

基本信息

批准号：
12047224
负责人：
鳥居祥二
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Kanagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

大気ニュートリノ振動の定量的解明のためには、ニュートリノ・フラックスの絶対値に基づく研究が不可欠である。しかしながら、神岡実験の観測データをモンテカルロ計算と比較する場合に、計算に内在する不確定性のため、絶対値による議論がこれまでは難しかった。この不確定性の主なものとして、一次宇宙線のフラックスと大気原子核との相互作用モデルがあげられる。一次宇宙線フラックスについては、マグネットスペクトロメータを用いたBESSとAMSの観測によって極めて精度の高い観測が100GeV迄なされている。一方の相互作用モデルの検証については、加速器ビームによる実験が極めて困難であるため、ニュートリノと同時に生成される二次宇宙線のフラックス(の高度変化)を測定して、計算との一致性を調べる方法が最も有効である。この研究では、ガンマ線観測のために改良したBETSを用いて、2回の気球観測を実施し、大気ガンマ線フラックスの高度変化を高い精度で求めた。各種のモンテカルロ計算の結果と比較することにより、Lund Fritiof V7.02(またはdpmjet3)が最も一致性が良いことが確認できている。この結果は、NOON2000ですでに発表しているが、BESSによるミューオンデータとの整合性の検討を行ない、Phys. Rev. Dに投稿する予定の論文を作成中である。以上のデータ解析、論文作成と並行して、2003年1月に予定されている南極周回気球(PPB)による電子、ガンマ線観測装置(PPB-BETS)の開発を行なった。PPB-BETSでは、約20日間の観測でこれまでの国内の観測では困難であった100GeV以上の電子、ガンマ線のデータが得られ、より高エネルギー領域での大気ニュートリノフラックスの確定が可能になることが期待される。この装置開発のため、CERN-SPSにおいて電子、陽子ビームによる、PPB-BETSの性能テストを実施し、装置性能の確認と向上を行なった。

为了定量阐明大气中微子振荡，基于中微子通量绝对值的研究至关重要。然而，当将神冈实验的观测数据与蒙特卡洛计算进行比较时，由于计算中固有的不确定性，很难基于绝对值进行争论。这种不确定性的主要来源是初级宇宙射线通量与大气核之间的相互作用模型。对于初级宇宙射线通量，BESS 和 AMS 使用磁谱仪进行了高达 100 GeV 的极其精确的观测。另一方面，为了验证相互作用模型，由于使用加速器束的实验极其困难，我们将测量与中微子同时产生的次级宇宙线的通量（高度变化），并检查与计算方法的一致性。最有效。在这项研究中，我们使用BETS（针对伽马射线观测进行了改进）进行了两次气球观测，并高精度地确定了大气伽马射线通量的高度变化。通过比较各种蒙特卡罗计算的结果，已经确认Lund Fritiof V7.02（或dpmjet3）具有最好的一致性。这个结果已经在 NOON2000 上公布了，但我们目前正在准备一篇论文，在检查其与 BESS 的 μ 子数据的一致性后，将提交给 Phys Rev. D。在进行上述数据分析和论文写作的同时，我们还利用南极循环气球（PPB）开发了电子和伽马射线观测系统（PPB-BETS），计划于2003年1月发射。 PPB-BETS将能够在大约20天的观测中获得100 GeV或以上的电子和伽马射线数据，这是迄今为止国内观测难以做到的，并将使得确定更高大气层中微子通量成为可能。能源地区预计。为了开发该装置，我们在 CERN-SPS 使用电子束和质子束进行了 PPB-BETS 的性能测试，以确认和提高装置性能。