Establishment of event reconstruction technique for fluorescence telescope in future huge cosmic ray observatory

極高エネルギー宇宙線観測の将来計画として、化学組成への感度を持ち、既存の実験に対して1桁以上の有効観測面積を向上させた大規模実験が期待されている。これまでの実験で実績のある、宇宙線空気シャワーからの大気蛍光を撮像する大気蛍光望遠鏡は、全ての宇宙線事象に対して化学組成に感度のある測定を行なうことが可能であること、他の手法に対して検出器の設置密度を疎にすることが可能であることから、将来の実験を担う観測手法として期待されている。本研究では、光学系を最適化し、スタンドアローンで稼働する安価な次世代大気蛍光望遠鏡をデザインすること、空気シャワーに対する再構成手法の開発の２つを行ない、手法を確立することである。本年度は前年度に検出器シミュレーションを用いて決定した焦点面検出器のデザインを元に実機の一部を作成し、夜間に屋外で光源を観測する試験を行なうことで、実機での性能評価を行なった。実機試験では、光学系を評価する最低限の本数である4本のPMTを、視野中央及び視野端に実装した検出器を用いた。水平方向に望遠鏡を向け、GPSを用いて正確に位置を測定可能な光源を50m先で移動し、波形を取得した。同様の試験をシミュレーション上で実装し、実データ及びシミュレーションで得られた信号を比較したところ、よく一致しており、実機はデザインされた性能を満たしていることがわかった。また並行してシミュレーションを用いた空気シャワーに対する再構成手法の開発も進み、マルチパラメータのフィッティングにより到来方向を約3度の分解能で測定可能であることがわかった。さらに、研究組織に海外の研究者2名が新たに加わることとなり、研究組織の国際化が実現した。これは本計画を推進する上で非常に大きな成果である。

極高エネルギー宇宙線観測の将来計画として、化学組成への感度を持ち、既存の実験に対して1桁以上の有効観測面積を向上させた大規模実験が期待されている。これまでの実験で実績のある、宇宙線空気シャワーからの大気蛍光を撮像する大気蛍光望遠鏡は、全ての宇宙線事象に対して化学組成に感度のある測定を行なうことが可能であること、他の手法に対して検出器の設置密度を疎にすることが可能であることから、将来の実験を担う観測手法として期待されている。本研究では、光学系を最適化し、スタンドアローンで稼働する安価な次世代大気蛍光望遠鏡をデザインすること、空気シャワーに対する再構成手法の開発の２つを行ない、手法を確立することである。本年度は前年度に検出器シミュレーションを用いて決定した焦点面検出器のデザインを元に実機の一部を作成し、夜間に屋外で光源を観測する試験を行なうことで、実機での性能評価を行なった。実機試験では、光学系を評価する最低限の本数である4本のPMTを、視野中央及び視野端に実装した検出器を用いた。水平方向に望遠鏡を向け、GPSを用いて正確に位置を測定可能な光源を50m先で移動し、波形を取得した。同様の試験をシミュレーション上で実装し、実データ及びシミュレーションで得られた信号を比較したところ、よく一致しており、実機はデザインされた性能を満たしていることがわかった。また並行してシミュレーションを用いた空気シャワーに対する再構成手法の開発も進み、マルチパラメータのフィッティングにより到来方向を約3度の分解能で測定可能であることがわかった。さらに、研究組織に海外の研究者2名が新たに加わることとなり、研究組織の国際化が実現した。これは本計画を推進する上で非常に大きな成果である。