Study of origins and propagation of very high energy cosmic rays with detailed measurements in the wide energy range

研究极高能宇宙射线的起源和传播，并在宽能量范围内进行详细测量

基本信息

批准号：
19H05607
负责人：
荻尾彰一
金额：
$ 129.54万
依托单位：
The University of Tokyo (2020-2023)Osaka City University (2019)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-26 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

日本からの派遣を再開することができ、夏に集中的なメンテナンスキャンペーンを実施し、稼働地表検出機（SD）台数100%を達成できた。その後もリモートでの実験装置の監視とユタ大学の現地雇用職員による現地作業の連携によって定常観測継続している。TALEハイブリッド観測のエネルギーしきい値をさらに一桁下げるべく、SDを追加設置した（2022年10月）。50台のSDを100 m間隔で追加設置し、0.36平方 kmをカバーしている。TALEハイブリッド観測による10^17eV領域宇宙線のエネルギースペクトル、平均原子核質量数のエネルギー変化を日本物理学会、イタリアで開かれた国際会議UHECR2022などで報告した。ハイブリッド観測に比べて圧倒的に（10倍以上）統計量の多いTALE SDアレイによる空気シャワー観測データから一次宇宙線原子核種をevent by eventに決定する手法を研究している。モンテカルロ（MC）シミュレーションで作られた陽子または鉄原子核由来のTALE SD擬似測定データに対して、粒子種を判別する２値分類機械学習モデルを作成し、性能を評価した。研究結果の１つを図４に示す。モデルへの入力データは、シャワー解析の結果として得られる到来方向、一次エネルギー、横方向粒子数分布、シャワー面曲率、シャワー面厚みなど27個のパラメーターとコアにもっとも近い検出器１台の上下２層の波形信号、合計283個の数値である。陽子、鉄原子核の２成分に対する分類精度として72.3%が得られている。

我们能够恢复日本的派遣，并在夏季进行了一次密集的维护活动，从而达到了运营地面探测器（SDS）数量的100％。从那时起，通过远程监测犹他大学当地雇用的员工之间的实验设备和合作，继续进行稳定的观察。安装了另外的SD，以进一步将故事混合观测的能量阈值降低一个数量级（2022年10月）。已以100 m的间隔安装了50个SD单元，覆盖0.36平方公里。日本物理学会和意大利举行的国际会议UHECR2022报道了由于故事混合观测而引起的10^17EV区域的宇宙射线的平均核质量数量。我们正在研究一种使用Tale SD阵列从空气淋浴观察数据中通过事件来确定原代宇宙射线核能的方法，而SD阵列的统计数字（超过10倍）比混合观测值更多。创建了一个二进制分类机学习模型，以区分蒙特卡洛（MC）模拟产生的质子或铁核得出的故事的颗粒物种，并评估了性能。研究的结果之一如图2所示。该模型的输入数据为283个值，总计27个参数，例如到达方向，一级能量，侧面粒子数分布，淋浴表面曲率，淋浴表面厚度和波形信号，来自最接近核心的一个检测器的顶部和底部两层，总计283个数字。质子和铁核两个组成部分的分类精度为72.3％。