原子核乾板による高エネルギーガンマ線天体の偏光観測の実現

利用核乳剂实现高能伽马射线天体偏振观测

• 批准号: 22K20382
• 负责人: 中村 悠哉
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20382/
• 关键词: ガンマ線; 偏光; 宇宙線; 原子核乾板; 飛跡検出器; ガンマ線天文学

GRAINE実験における原子核乾板を用いた高エネルギー宇宙ガンマ線(sub-GeV/GeV)の偏光観測実現に向けた開発を進行した。ガンマ線偏光観測の実現には、高精度な飛跡読み取りに加えて観測統計も重要になる。今年度は、これまで開発してきた原子核乾板の性能を最大限に引き出す精密飛跡読み取りシステムに関して、大統計処理に向けてハードウェアとソフトウェアの両方からシステムの高速化を図った。ハードウェアでは、読み取り顕微鏡に用いている対物レンズの変更を検討した。現行の対物レンズでは飛跡が記録された乳剤層の撮像時に、収差による画像端の歪みが大きく十分な精度で銀粒子座標を決定することが困難なため中心付近のみを解析に用いていた。これに対して、よりGRAINE実験で用いる原子核乾板に適した対物レンズの選定を行うことで、収差の低減や測定精度の向上を目指した。5つの異なる対物レンズについてデモ機を用いて性能評価を行い最適なレンズを選定した結果、画像端での収差による歪みを既存のものと比べおよそ1/20にまで低減することができた。これにより解析に利用可能な画像範囲が大幅に拡大し、撮像回数が減少し解析速度にしておよそ3倍程度の高速化が期待される。ソフトウェアでは、検出銀粒子の3次元決定プログラムを刷新し従来の3倍程度の高速化を実現した。これにより一度の乳剤層撮像の速度と同等の処理速度が得られ、撮像と画像処理の並列化が実現可能となった。これらの並列化によって解析速度にしておよそ2.5倍の高速化が可能となった。上記の開発により従来と比べて解析速度をおよそ7倍高速化した。これにより偏光測定に必要な最低限の統計量のガンマ線を解析するのに要する時間が20->3ヶ月程度で実現可能な見込みとなった。さらなる高速化の余地も残されており、最終的に1-2ヶ月程度で解析可能になる見込みである。

已经进行了开发，以实现使用晶粒实验中的核干板对高能宇宙伽马射线（sub-GEV/GEV）的极化观察。除了高精度的轨道读数外，观察统计数据对于实现伽马射线极化观测值也很重要。今年，我们一直在努力从硬件和软件中加快该系统的速度，以准备有关精确轨道阅读系统的大规模统计处理，以最大程度地提高我们到目前为止开发的核干板的性能。在硬件中，我们考虑了更改阅读显微镜中使用的目标镜头。使用当前的物镜镜头，当对记录轨道的乳液层进行成像时，由于像差而引起的图像边缘的变形很大，因此很难以足够的精度确定银晶坐标，因此只有中心周围的区域用于分析。相比之下，选择目标镜头更适合于晶粒实验中使用的核干板，并旨在减少像差并提高测量准确性。使用演示机评估了五个不同的物镜镜头的性能，并选择了最佳镜头，因此，与现有镜头相比，图像边缘的像差引起的失真降低到约1/20。这将大大扩展可用于分析的图像范围，减少所拍摄的图像数量，并预计将增加分析速度的三倍。该软件已改进了用于检测银颗粒的3D决策程序，以达到以前模型的三倍的速度。这允许处理速度等于一个乳液层成像的速度，从而使成像和图像处理的并行化成为可能。这些并行化使分析速度的速度约为2.5倍。上述开发使分析速度比以前快7倍。这使得分析大约20-> 3个月内极化测量所需的最小统计γ射线所需的时间。仍然有进一步加速的空间，预计将在大约1-2个月内进行分析。

项目成果

GRAINE Project, balloon-borne sub-GeV/GeV gamma-ray telescope with nuclear emulsion

GRAINE 项目，带有核乳剂的气球载次 GeV/GeV 伽马射线望远镜

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoya Naito;Gianluca Colo;Haozhao Liang;Xavier Roca-Maza;and Hiroyuki Sagawa;内藤智也;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Keita Mizukoshi;辻直希;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Naoki Tsuji;内藤智也;Alexandre Cauquoin;Alexandre Cauquoin;Alexandre Cauquoin;Estimating electrical resistivity and tortuosity of sandstone using digital rock physics;Yuya Nakamura for GRAINE Collaboration;Yuya Nakamura for GRAINE Collaboration
• 通讯作者: Yuya Nakamura for GRAINE Collaboration

New high-precision measurement system for emulsion gamma ray telescope in sub-GeV/GeV

新型亚GeV/GeV乳化伽马射线望远镜高精度测量系统

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomoya Naito;Gianluca Colo;Haozhao Liang;Xavier Roca-Maza;and Hiroyuki Sagawa;内藤智也;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Keita Mizukoshi;辻直希;Tomoya Naito;辻直希;Tomoya Naito;Naoki Tsuji;内藤智也;Alexandre Cauquoin;Alexandre Cauquoin;Alexandre Cauquoin;Estimating electrical resistivity and tortuosity of sandstone using digital rock physics;Yuya Nakamura for GRAINE Collaboration
• 通讯作者: Yuya Nakamura for GRAINE Collaboration