水チェレンコフ型ミューオン観測装置による超高エネルギー拡散ガンマ線の観測及び研究

水切伦科夫型μ介子观测装置对超高能扩散伽马射线的观测与研究

基本信息

批准号：
09J09437
负责人：
川田和正
金额：
$ 1.79万
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：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

当該研究課題では、中国チベット自治区羊八井(ヤンパーチン、標高4300m)に設置されているチベット空気シャワー観測装置の地下2.5mに大面積の地下プールから成る「水チェレンコフ型ミューオン観測装置」を新たに設置し、超高エネルギー(VHE=Very High Energy)ガンマ線に対するバックグラウンドノイズを大幅に低減して感度を劇的に向上させる計画である。そして、この新しい観測装置を用いて我々の住む天の川銀河からのVHE宇宙ガンマ線を、超低ノイズ・広視野という利点を生かし世界で初めて観測することを目指す。前年度迄に、合計で約四千平米の地下ミューオン観測装置の躯体の建設が完了している。当該年度においては、完成したミューオン観測装置への20インチ光電子増倍管(PMT)等の観測設備のインストール及び建設のため撤去されていた地上部分の空気シャワーアレイ検出器の回復作業を行った。今年度の5月から、空気シャワーアレイの回復を行い、その後、プール内壁への防水材の塗装及び高反射素材(タイベックシート)の接着を行った。また、光センサーである20インチPMTを地下ミューオン観測装置内にインストールし、データ収集装置の調整を行った。さらに、約100平米のミューオン観測装置のデータを用いて、ガンマ線と宇宙線バックグラウンドノイズを区別し、銀河面からの200TeV以上のガンマ線の探索を行った。約80%のガンマ線信号を残しつつ約90%の宇宙線バックグラウンド除去に成功した。その結果、有意なガンマ線信号は見つからなかったが、銀河面からの拡散ガンマ線に対する上限値を得た。この結果は2011年に北京で開催された宇宙線国際会議(ICRC)で発表された。

在这个研究项目中，我们将开发一种新型“水切伦科夫型介子观测装置”，该装置由安装在中国西藏自治区羊八池（4300m）的西藏风雨观测装置地下2.5米的大型地下水池组成。该计划旨在显着降低极高能 (VHE) 伽马射线的背景噪声并显着提高灵敏度。使用这种新的观测设备，我们的目标是成为世界上第一个从银河系观测 VHE 宇宙伽马射线的设备，利用其超低噪声和宽视场的优势。截至去年，总面积约4000平方米的地下μ介子观测装置框架建设已完成。本财年，我们在已竣工的μ介子观测装置中安装了20英寸光电倍增管（PMT）等观测设备，并修复了因施工而拆除的地面风淋室阵列探测器。从今年5月份开始，修复了风淋室阵列，随后在水池内壁涂刷防水材料，并贴上高反光材料（Tyvek薄膜）。此外，在地下μ介子观测装置中安装了20英寸PMT光学传感器，并对数据采集装置进行了调整。此外，利用约100平方米的μ子观测装置的数据，我们将伽马射线与宇宙射线背景噪声区分开来，从银道面寻找200 TeV以上的伽马射线。他们成功去除了约 90% 的宇宙射线背景，同时留下了约 80% 的伽马射线信号。结果，没有发现明显的伽马射线信号，但获得了来自银道面的弥散伽马射线的上限值。这些结果于2011年在北京举行的国际宇宙射线会议（ICRC）上公布。