Unravelling mystery of cosmic particle accelerator PeVatron by highest-energy gamma-ray observation

通过最高能量伽马射线观测揭开宇宙粒子加速器PeVatron之谜

基本信息

批准号：
22H04912
负责人：
瀧田正人
金额：
$ 396.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ボリビアのアンデス高原に大型空気シャワー観測装置と大型地下ミューオン観測装置から構成されるに宇宙線・ガンマ線観測装置を設置し、南天において世界で初めて、最高エネルギー（sub-PeVからPeV）ガンマ線天文学を開拓する。地表空気シャワー観測装置で宇宙線・ガンマ線のエネルギーと方向を計測し、地下ミューオン観測装置で検出されるミューオン数により、ガンマ線と宇宙線の弁別を行う。南天には銀河系中心、超新星残骸、PWN、銀河系内拡散ガンマ線等、多数の最高エネルギーガンマ線放射天体の存在が予想され、それらの中から、宇宙線発見以来約100年の謎である、宇宙線をPeVエネルギー領域まで加速している宇宙粒子加速器PeVatronを発見し、その正体の解明を目指す。また、5TeV-100PeV の宇宙線観測を通して、宇宙線異方性、宇宙線中の太陽の影、PeV エネルギー領域宇宙線の化学組成の研究等を行う。本年度は、地下大型水チェレンコフ型ミューオン検出器の水槽の設計と、データ収集回路の製作及びソフトウェアの開発を行った。ミューオン検出器水槽の大きさ・形状、光電子増倍管の本数・位置等についてはモンテカルロシミュレーションを行い、最適化はすでに終わっている。また、ミューオン検出器用水槽の設計作業を進めた。日本の建築設計事務所と協力して、ミューオン検出器用水槽の設計概念を構築し、ボリビアの建築設計事務所とミューオン検出器用水槽のデザインを進めた。さらに、データ取集回路、高電圧電源システム、時間デジタル変換モジュールの試験・較正を行った。また、地表空気シャワー観測装置の一部を設置し、部分観測を開始した。ボリビア現地調査や検出器設置作業を行うとともに、国内外の会議で本研究及び関連する研究の成果発表をした。

在玻利维亚安第斯高原安装了由大型气簇观测装置和大型地下μ介子观测装置组成的宇宙线和伽马射线观测装置，开创了世界上第一个最高能量（亚PeV至PeV）伽马射线天文学。南方的天空。宇宙线和伽马射线的能量和方向将通过地面空气簇射观测装置测量，伽马射线和宇宙射线将根据地下μ子观测装置检测到的μ子数来区分。据预测，南部天空中有许多发射最高能量伽马射线的物体，例如银河系中心、超新星遗迹、PWN和河内扩散伽马射线。我们的目标是发现正在加速的宇宙粒子加速器PeVatron。 PeV 能源区域，并揭开其真实身份。另外，通过5TeV-100PeV宇宙线观测，我们将研究宇宙线的各向异性、宇宙线中太阳的影子以及PeV能量区宇宙线的化学成分。今年，我们为大型地下水切伦科夫型μ介子探测器设计了水箱，制作了数据采集电路，并开发了软件。通过蒙特卡罗模拟对μ介子探测器槽的尺寸和形状、光电倍增管的数量和位置等进行了优化。我们还继续设计了用于μ介子探测器的水箱。我们与日本建筑设计公司合作提出了μ子探测器水箱的设计理念，并与玻利维亚建筑设计公司合作进行了μ子探测器水箱的设计。此外，还对数据采集电路、高压供电系统、时间数字转换模块进行了测试和校准。此外，还安装了部分地面风淋室观测设备，开始部分观测。除了在玻利维亚进行实地调查并安装探测器外，我们还在国内和国际会议上展示了这项研究及相关研究的结果。