水チェレンコフ検出器を用いた300GeV領域のガンマ線探索のための準備研究

いままでの空気シャワー検出器では10TeVのガンマ線を検出するのが限界であったが4300メートルをというような高山に水チェレンコフ検出器を設置すると、300GeV領域でも効率よく検出できることが我々のシュミレーションによる研究でわかってきた。これに基づいて宇宙線研究所乗鞍観測所(海抜2780m)において平成6年より準備実験を行ってきた。平成7年には当科研費補助金により種々の改良を行い、乗鞍に直径2.1m水深2mの水槽3基とシンチレーション検出器16台を設置し約1か月間空気シャワーのデータを取得した。これらの水槽には直径20cmの光電子増倍管を合計8個置いた。データは3基の水槽に対してそれぞれ0.7光電子以上の信号が入るという条件を課してトリガーをかけてとり、約1500万例を得た。これらのデータを解析した結果、それぞれの水槽の光電子増倍管に対して1から300光電子のチェレンコフ光のスペクトルが得られている。現在このようなスペクトルを与える宇宙線のエネルギー領域をシミュレーションによって求めているところである。このような実験結果から、種々のパラメーターを確定しそれを本実験のためのシュミレーションに使用する予定である。現在シュミレーションでは4300mの高度に50m^*50mの面積を持つプールに直径20cmの光電子増倍管を3m間隔に格子状に並べて置いたときを想定して行っている。5個以上の光電子が10個以上の増倍管で捕らえられるような、ガンマ線の最頻エネルギーは200-300GeVであり、ガンマ線バーストGRB930131のスペクトルが300GeVまでのびそれ以上ではカットされるような場合に対しても一秒間で10-15σの信号を捕らえられることがわかった。

いままでの空気シャワー検出器では10TeVのガンマ線を検出するのが限界であったが4300メートルをというような高山に水チェレンコフ検出器を設置すると、300GeV領域でも効率よく検出できることが我々のシュミレーションによる研究でわかってきた。これに基づいて宇宙線研究所乗鞍観測所(海抜2780m)において平成6年より準備実験を行ってきた。平成7年には当科研費補助金により種々の改良を行い、乗鞍に直径2.1m水深2mの水槽3基とシンチレーション検出器16台を設置し約1か月間空気シャワーのデータを取得した。これらの水槽には直径20cmの光電子増倍管を合計8個置いた。データは3基の水槽に対してそれぞれ0.7光電子以上の信号が入るという条件を課してトリガーをかけてとり、約1500万例を得た。これらのデータを解析した結果、それぞれの水槽の光電子増倍管に対して1から300光電子のチェレンコフ光のスペクトルが得られている。現在このようなスペクトルを与える宇宙線のエネルギー領域をシミュレーションによって求めているところである。このような実験結果から、種々のパラメーターを確定しそれを本実験のためのシュミレーションに使用する予定である。現在シュミレーションでは4300mの高度に50m^*50mの面積を持つプールに直径20cmの光電子増倍管を3m間隔に格子状に並べて置いたときを想定して行っている。5個以上の光電子が10個以上の増倍管で捕らえられるような、ガンマ線の最頻エネルギーは200-300GeVであり、ガンマ線バーストGRB930131のスペクトルが300GeVまでのびそれ以上ではカットされるような場合に対しても一秒間で10-15σの信号を捕らえられることがわかった。