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

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。

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。