Exploring energy spectrum anisotropies in ultra-high energy cosmic rays with the Telescope Array

使用望远镜阵列探索超高能宇宙射线的能谱各向异性

• 批准号: 18H03705
• 负责人: 常定 芳基
• 金额: $ 28.04万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University (2022)Osaka City University (2018-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H03705/
• 关键词: 宇宙線; 超高エネルギー宇宙線; エネルギースペクトル

超高エネルギー宇宙線の起源解明のため、エネルギー10の19乗eV以上の宇宙線を米国ユタ州に建設した検出器「テレスコープアレイ(TA)」を長期間運用し、宇宙線のエネルギースペクトルや原子核組成、到来方向の異方性を測定することを目的とする。２種類の検出器、「地表検出器」と「大気蛍光望遠鏡」によるハイブリッド観測により、精度よく宇宙線のエネルギー、原子核種と到来方向を決定することが可能である。本研究では特にテレスコープアレイの拡張実験である "TAx4" を安定的に運用することが重要であった。2021年度もコロナ禍のために現地での検出器メンテナンスや対面実施での解析ミーティングなどを行うことができなかったが、遠隔操作による検出器運用のスキルが蓄積され、データ取得は継続することができた。得られた宇宙線のエネルギー分布、および到来方向を調べ、TAの視野において北方向から到来する宇宙線と、南方向から到来する宇宙線の到来頻度を調べ、エネルギースペクトルの形状が異なる可能性が示唆された。さらにエネルギースペクトルには興味深い特徴があることが見いだされた。宇宙線のエネルギースペクトルには複数の折れ曲がり構造があることが知られ、10の19乗eV手前の "ankle"、10の20乗eV手前の "cutoff" に加えて、10の19.5乗eV付近に第３の折れ曲がり（足の甲に当たる "instep" という呼称が提案されている）が見つかった。これは南半球で観測を行っている Pierre Auger Observatory とも一致する結果で、さらなる解析が待たれる。

Cosmic rays of 10 and more than 19 eV in the origin of ultra-high-energy cosmic rays have been used in the construction of detectors in the United States for a long time. Cosmic rays have been used for the determination of nuclear composition and anisotropy of arrival direction. 2 Types of detectors,"ground detectors" and "large-scale optical telescopes" can determine the direction of arrival of cosmic rays and atomic nuclei. This study is very important for stable application of TAx4. In 2021, the detector used in the field of disaster management and remote operation was analyzed and accumulated. The distribution of cosmic rays, the adjustment of arrival direction, the adjustment of arrival frequency of cosmic rays from north to south, and the possibility of different shapes of cosmic rays from north to south are obtained. This is the first time I've ever seen a woman. Cosmic rays are produced in a variety of ways, such as: "ankle" in front of the 10 and 19 eV hand,"cutoff" in front of the 10 and 20 eV hand,"cutoff" in front of the 10 and 19.5 eV hand,"instep" in front of the 10 and 19.5 eV hand,"cutoff" in front of the 10 and 19.5 eV hand. The Pierre Auger Observatory is the only instrument in the Southern Hemisphere that can be used to determine the results.

项目成果

Summary of Results from the Telescope Array Experiment

望远镜阵列实验结果总结

• 发表时间: 2018
• 作者: Hikichi Hiroyuki;Sawada Yasuyuki;Tsuboya Toru;Aida Jun;Kondo Katsunori;Koyama Shihoko;Kawachi Ichiro;Maxim Pshirkov
• 通讯作者: Maxim Pshirkov

Telescope Array Experiment

望远镜阵列实验

• 发表时间: 2012
• 作者: Kazuhiko Kinosita;Jr. (Invited);N.Sakurai
• 通讯作者: N.Sakurai

Recent Results from the Telescope Array Experiment

望远镜阵列实验的最新结果

• 发表时间: 2010
• 作者: Sakashita;Sagawa;Furukawa;Kawasaki;Yagi;H.Sagawa for TA Collaboration
• 通讯作者: H.Sagawa for TA Collaboration

Universite Libre de Bruxelles(ベルギー)

布鲁塞尔自由大学（比利时）

INR of the Russian Academy of Sciences(ロシア連邦)

俄罗斯科学院INR（俄罗斯联邦）