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

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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。