Hadronic interactions explored by Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes

大气切伦科夫成像望远镜探索强子相互作用

• 批准号: 20K03985
• 负责人: 大石 理子
• 金额: $ 1万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03985/
• 关键词: ハドロン相互作用; 宇宙線; 解像型大気チェレンコフ望遠鏡; 宇宙線化学組成; 空気シャワー実験; 超高エネルギーガンマ線; チェレンコフ望遠鏡

前年度までの研究の結果により、CTAが空気シャワーシミュレーション分野で使用されるハドロン相互作用モデル間の差異に対して有意な検出力を持つことを立証し、また従来から問題とされてきた宇宙線の化学組成不定性が相互作用モデル検証に対して与える影響も小さく抑える検証手法を確立した。これを受け、2022年度には既に稼働中のチェレンコフ望遠鏡の実データを用いたハドロン相互作用モデルの検証作業を進めた。検証用の実データとしてはVERITAS（12m口径 4台アレイ、ステレオ観測）とCTA大口径望遠鏡(LST)初号機(23m口径１台、単眼観測）の宇宙線事象を使用した。ただし、この検証にとって重要な粒子識別性能については望遠鏡の台数が多いアレイの方が優れ、10年以上の科学運用実績があり装置性能が良く把握されていることから、2022年度はVERITASのアーカイブデータ解析を優先した。VERITASデータベースを用い、相互作用検証に適した実データ群を選定した後、それらの観測時条件（天頂角・方位角・背景夜光・不良画素情報）に合わせて細かい調整を行ったシミュレーションデータを宇宙線研究所計算機クラスターを用いて生成した。また、本研究の検証のため、既存のVERITASの解析コードに改良を加えた本課題用の解析コード開発を行った。これらの準備の後、実データとシミュレーションデータを解析し、パラメータ分布の比較によって相互作用モデルの検証を行った。詳細な結果は2022年度内にVERITASの内部会議で既に報告済であるが、結果の公表は規定のcollaboration reviewの後に行う。概略としては、現状のVERITASは相互作用モデル検証に対してはCTAと遜色ない性能を持ち、30分程度の実データがあれば既存のハドロン相互作用モデル群の差異を統計的に有意に識別可能であることが分かった。

Before the annual ま で の findings の に よ り, CTA が empty 気 シ ャ ワ ー シ ミ ュ レ ー シ ョ ン eset で use さ れ る ハ ド ロ ン interaction モ デ ル に の differences between し seaborne て intentionally な 検 output を hold つ こ と を testification し, ま た 従 to か ら problem と さ れ て き た cosmic ray の chemical composition uncertainty が interaction モ デ ル 検 card に し seaborne て and え る influence Youdaoplaceholder0 small さく suppress える検 evidence method を establish た た. こ れ を け, 2022 annual に は both に ones in 働 の チ ェ レ ン コ フ telescope の be デ ー タ を with い た ハ ド ロ ン interaction モ デ ル の 検 card operation を into め た. 検 card の be デ ー タ と し て は VERITAS (12 m diameter four ア レ イ, ス テ レ オ 観) measurement と CTA of large diameter telescope (LST) at the beginning of machine (23 m diameter 1, 単 eye 観) の cosmic ray things like を use し た. た だ し, こ の 検 card に と っ て important な particle identification performance に つ い て は telescope の sets more than が い ア レ イ の が optimal れ, more than 10 years の be science performance が あ り device performance good が く grasp さ れ て い る こ と か ら, 2022 annual は VERITAS の ア ー カ イ ブ デ ー タ parsing を priority し た. VERITAS デ ー タ ベ ー ス を with い, interaction 検 に optimum し た be デ ー タ を し selected group, after た そ れ ら の 観 time measurement conditions (zenith Angle, azimuth Angle, luminous, bad pixels intelligence) に close わ せ て fine か い line adjustment を っ た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン デ ー タ を institute of cosmic ray computer ク ラ ス タ ー を with い て generated し た. ま た, this study の 検 card の た め, existing の VERITAS の parsing コ ー ド に improved を plus え た this topic with analytical コ の ー ド open 発 を line っ た. こ れ ら の preparation after の, be デ ー タ と シ ミ ュ レ ー シ ョ ン デ ー タ を analytical し, パ ラ メ ー タ distribution の is に よ っ て interaction モ デ ル の 検 line card を っ た. The detailed な results <e:1> will be presented at the にVERITAS <s:1> internal meeting で within 2022, followed by the に report and the に public table <e:1> regulations. The <s:1> collaboration review <e:1> will be followed by the に and う. General と し て は, status の VERITAS は interaction モ デ ル 検 card に し seaborne て は CTA と inferior な い performance を hold ち, 30 degree の be デ ー タ が あ れ ば existing の ハ ド ロ ン interaction モ デ ル group of に intentionally に の difference を statistical recognition may で あ る こ と が points か っ た.

项目成果

Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to spectral signatures of hadronic PeVatrons with application to Galactic Supernova Remnants

• DOI: 10.1016/j.astropartphys.2023.102850
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Astroparticle Physics
• 影响因子: 3.5
• 作者: The Cherenkov Telescope Array Consortium;F. Acero;A. Acharyya;R. Adam;A. Aguasca-Cabot;I. Agudo;A. Aguirre-Santaella;J. Alfaro;R. Aloisio;N. Crespo;R. A. Batista;L. Amati;E. Amato;G. Ambrosi;E. Anguner;C. Aramo;C. Arcaro;T. Armstrong;K. Asano;Y. Ascasibar;J. Aschersleben;Michael Backes;A. Baktash;C. Balázs;M. Balbo;J. Ballet;A. B. Larriva;V. B. Martins;U. D. Almeida;J. Barrio;D. Bastieri;J. Baxter;J. Tjus;W. Benbow;M. I. Bernardos-Mart'in;J. Bernete;A. Berti;B. Bertucci;V. Beshley;P. Bhattacharjee;S. Bhattacharyya;A. Biland;E. Bissaldi;J. Biteau;O. Blanch;P. Bordas;E. Bottacini;J. Bregeon;R. Brose;N. Bucciantini;A. Bulgarelli;M. Capasso;R. Dolcetta;P. Caraveo;M. Cardillo;R. Carosi;S. Casanova;E. Cascone;F. Cassol;F. Catalani;M. Cerruti;P. Chadwick;S. Chaty;A. Chen;M. Chernyakova;A. Chiavassa;J. Chudoba;C. Coimbra-Araújo;V. Conforti;J. Contreras;A. Costa;H. Costantini;P. Cristofari;R. Crocker;Giacomo D’Amico;F. D’Ammando;A. Angelis;V. D. Caprio;E. M. G. D. Pino;E. O. Wilhelmi;V. Souza;C. Delgado;D. Volpe;D. Depaoli;T. D. Girolamo;F. D. Pierro;R. D. Tria;L. Venere;S. Diebold;J. Djuvsland;A. Donini;M. Doro;R. C. Anjos;V. Dwarkadas;S. Einecke;D. Elsasser;G. Emery;Carmelo Evoli;D. Falceta-Gonçalves;E. Fedorova;S. Fegan;G. Ferrand;E. Fiandrini;M. Filipović;V. Fioretti;M. Fiori;L. Foffano;G. Fontaine;S. Fukami;G. Galanti;G. Galaz;V. Gammaldi;C. Gasbarra;A. Ghalumyan;G. Ghirlanda;M. Giarrusso;G. Giavitto;N. Giglietto;F. Giordano;M. Giroletti;A. Giuliani;L. Giunti;N. Godinovic;J. G. Coelho;L. Gr'eaux;D. Green;M. Grondin;O. Gueta;S. Gunji;T. Hassan;M. Heller;S. Hern'andez-Cadena;J. Hinton;B. Hnatyk;R. Hnatyk;D. Hoffmann;W. Hofmann;J. Holder;D. Horan;P. Horváth;M. Hrabovsky;D. Hrupec;T. Inada;F. Incardona;S. Inoue;K. Ishio;M. Jamrozy;P. Janeček;I. Mart'inez;W. Jin;I. Jung-Richardt;J. Juryšek;P. Kaaret;V. Karas;U. Katz;D. Kerszberg;B. Kh'elifi;D. Kieda;R. Kissmann;T. Kleiner;G. Kluge;W. Kluźniak;J. Knodlseder;Y. Kobayashi;K. Kohri;N. Komin;P. Kornecki;H. Kubo;N. Palombara;M. L'ainez;A. Lamastra;J. Lapington;M. Lemoine-Goumard;J. Lenain;F. Leone;G. Leto;F. Leuschner;E. Lindfors;I. Liodakis;T. Lohse;S. Lombardi;F. Longo;R. L'opez-Coto;M. L'opez-Moya;A. L'opez-Oramas;S. Loporchio;P. Luque-Escamilla;O. Macias;J. Mackey;P. Majumdar;D. Mandát;M. Manganaro;G. Manicó;M. Marconi;J. Mart'i;G. Mart'inez;Miguel Ángel Martínez;O. Martínez;A. Mello;S. Menchiari;D. Meyer;S. Micanovic;D. Miceli;M. Miceli;J. Michałowski;T. Miener;J. Miranda;A. Mitchell;B. Mode;R. Moderski;L. Mohrmann;E. Molina;T. Montaruli;D. Morcuende;G. Morlino;A. Morselli;M. Mose;E. Moulin;R. Mukherjee;K. Munari;T. Murach;A. Nagai;S. Nagataki;R. Nemmen;J. Niemiec;D. Nieto;M. N. Rosillo;M. Nikołajuk;K. Nishijima;K. Noda;B. Novosyadlyj;S. Nozaki;M. Ohishi;S. Ohm;Y. Ohtani;A. Okumura;B. Olmi;R. Ong;M. Orienti;R. Orito;M. Orlandini;E. Orlando;S. Orlando;M. Ostrowski;I. Oya;F. Pantaleo;J. Paredes;B. Patricelli;M. Pecimotika;Michele Peresano;J. P'erez-Romero;M. Persic;O. Petruk;G. Piano;E. Pietropaolo;G. Pirola;C. Pittori;M. Pohl;G. Ponti;E. Prandini;G. Principe;C. Priyadarshi;E. Pueschel;G. Puhlhofer;M. L. Pumo;A. Quirrenbach;R. Rando;S. Razzaque;P. Reichherzer;A. Reimer;O. Reimer;M. Renaud;T. Reposeur;M. Rib'o;T. Richtler;J. Rico;F. Rieger;M. Rigoselli;L. Riitano;V. Rizi;E. Roache;P. Romano;G. Romeo;J. Rosado;G. Rowell;B. Rudak;I. Sadeh;S. Safi-Harb;L. Saha;S. Sailer;M. S'anchez-Conde;S. Sarkar;K. Satalecka;F. G. Saturni;A. Scherer;P. Schov'anek;F. Schussler;U. Schwanke;S. Scuderi;M. Seglar-Arroyo;O. Sergijenko;M. Servillat;R. Shang;P. Sharma;H. Siejkowski;V. Sliusar;A. Słowikowska;H. Sol;A. Specovius;S. Spencer;G. Spengler;A. Stamerra;S. Stanivc;T. Starecki;R. Starling;T. Stolarczyk;L. Pereira;Y. Suda;T. Suomijarvi;I. Sushch;H. Tajima;P. Tam;S. Tanaka;F. Tavecchio;V. Testa;W. Tian;L. Tibaldo;D. Torres;N. Tothill;B. Vallage;P. Vallania;C. Eldik;J. Scherpenberg;J. Vandenbroucke;M. V. Acosta;M. Vecchi;S. Vercellone;G. Verna;A. Viana;J. Vignatti;V. Vitale;V. Vodeb;S. Vorobiov;T. Vuillaume;S. Wagner;R. Walter;M. White;A. Wierzcholska;M. Will;D. Williams;L. Yang;T. Yoshida;T. Yoshikoshi;G. Zaharijas;L. Zampieri;D. Zavrtanik;M. Zavrtanik;V. Zhdanov;M. vZivec

ドイツ電子シンクロトロン/マックスプランク物理学研究所(ドイツ)

德国电子同步加速器/马克斯·普朗克物理研究所（德国）

Effect of the uncertainty in the hadronic interaction models on the estimation of the sensitivity of the Cherenkov telescope array

• DOI: 10.1088/1361-6471/abfce0
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics
• 作者: M. Ohishi;L. Arbeletche;V. de Souza;G. Maier;K. Bernlöhr;A. M. Olaizola;J. Bregeon;L. Arrabito;T. Yoshikoshi

モンペリエ大学(フランス)

蒙彼利埃大学（法国）

CTA報告 187：ハドロン相互作用モデルとCTA

CTA 报告 187：强子相互作用模型和 CTA

• 发表时间: 2021
• 作者: 大石理子;Luan Arbeletche;Vitor de Souza;Gernot Maier;Konrad Bernloehr;Abelardo Moralejo;Johan Bregeon;Luisa Arrabito;吉越貴紀
• 通讯作者: 吉越貴紀