南半球における超高エネルギー宇宙ガンマ線観測で解明する銀河系宇宙線起源の謎

南半球超高能宇宙伽马射线观测揭示银河系宇宙线起源之谜

基本信息

批准号：
22K03660
负责人：
佐古崇志
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、宇宙線の発見以来 100 年以上未解決の謎:「銀河宇宙線はどこでどのように加速されているのか?」を解明しようとしている。そのために必要不可欠な sub-PeV 領域の超高エネルギーガンマ線観測を目的として、南半球に位置するボリビア・チャカルタヤ山中腹 (標高4740 m、南緯16度、西経68度)において ALPACA 実験を開始する。ALPACA 実験装置は、401 台のプラスチックシンチレーション検出器から成る有効面積 83,000 平米の地表空気シャワーアレイ (AS アレイ) と、総面積 3,600 平米の水チェレンコフ型ミュー粒子検出器アレイ (MD アレイ)から構成される予定である。南半球で現在稼働中あるいは数年以内の将来計画で、sub-PeV 領域のガンマ線に感度を持つ観測装置は ALPACA 実験以外に無く、ALPACA 実験は、南天における超高エネルギーガンマ線天文学・天体物理学の開拓を目指す先駆的な実験と言える。本年度は ALPACA 実験の前段階として 1/4 スケールの ALPAQUITA AS アレイ(プラスチックシンチレーション検出器 97 台)を建設した。各検出器に 2 インチ光電子増倍管の取り付け、高電圧および信号ケーブルの敷設、データ取得システムの整備を行ない、データ取得を開始した。初期データ解析の結果、月の影(地球に向かって飛来する宇宙線が月に遮蔽された結果、月方向の宇宙線フラックスが減少する現象)が見え始めており、データ取得が順調に進んでいることが確認された。2023 年度には MD アレイ 1 プール分を建設して ALPAQUITA AS アレイと連動させ、南天で世界初となる sub-PeV 領域での宇宙ガンマ線広視野連続観測を目指す。

这项研究旨在解开自宇宙射线发现以来 100 多年来一直未解的谜团：“银河宇宙射线在何处以及如何加速？”为此，我们将在位于南半球的玻利维亚查卡尔塔亚山山坡上（海拔4740米，南纬16度，西经68度）启动羊驼实验，目的是观测超高亚 PeV 区域的能量伽马射线，这对于此目的至关重要。 ALPACA实验装置由有效面积为83000平方米的401个塑料闪烁探测器组成的表面空气簇射阵列（AS阵列）和总面积为8000平方米的水切伦科夫μ子探测器阵列（MD阵列）组成规划面积3600平方米。 ALPACA实验是目前在南半球运行或计划在未来几年内对亚PeV区域伽马射线敏感的观测装置，可以说这是一项旨在发展的开创性实验。新技术。今年，我们构建了一个 1/4 比例的 ALPAQUITA AS 阵列（97 个塑料闪烁探测器），作为 ALPACA 实验的初步步骤。我们在每个探测器中安装了2英寸光电倍增管，铺设了高压和信号电缆，准备了数据采集系统，并开始数据采集。初步数据分析的结果是，开始看到月球阴影（由于飞向地球的宇宙射线被月球阻挡而导致朝向月球的宇宙射线通量减少的现象），数据采集正在进行中这一点顺利得到了证实。 2023财年，我们将建造一个MD阵列池，并将它们与ALPAQUITA AS阵列连接起来，旨在实现世界上首次对南部天空亚PeV区域的宇宙伽马射线进行连续宽视场观测。