大気ニュートリノフラックス決定のための大気ガンマ線強度の高度変化の測定

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大気ニュートリノ振動の定量的解明のためには、ニュートリノ・フラックスの絶対値に基づく研究が不可欠である。しかしながら、神岡実験の観測データをモンテカルロ計算と比較する場合に、計算に内在する不確定性のため、絶対値による議論がこれまでは難しかった。この不確定性の主なものとして、一次宇宙線のフラックスと大気原子核との相互作用モデルがあげられる。一次宇宙線フラックスについては、マグネットスペクトロメータを用いたBESSとAMSの観測によって極めて精度の高い観測が100GeV迄なされている。一方の相互作用モデルの検証については、加速器ビームによる実験が極めて困難であるため、ニュートリノと同時に生成される二次宇宙線のフラックス(の高度変化)を測定して、計算との一致性を調べる方法が最も有効である。この研究では、ガンマ線観測のために改良したBETSを用いて、2回の気球観測を実施し、大気ガンマ線フラックスの高度変化を高い精度で求めた。各種のモンテカルロ計算の結果と比較することにより、Lund Fritiof V7.02(またはdpmjet3)が最も一致性が良いことが確認できている。この結果は、NOON2000ですでに発表しているが、BESSによるミューオンデータとの整合性の検討を行ない、Phys. Rev. Dに投稿する予定の論文を作成中である。以上のデータ解析、論文作成と並行して、2003年1月に予定されている南極周回気球(PPB)による電子、ガンマ線観測装置(PPB-BETS)の開発を行なった。PPB-BETSでは、約20日間の観測でこれまでの国内の観測では困難であった100GeV以上の電子、ガンマ線のデータが得られ、より高エネルギー領域での大気ニュートリノフラックスの確定が可能になることが期待される。この装置開発のため、CERN-SPSにおいて電子、陽子ビームによる、PPB-BETSの性能テストを実施し、装置性能の確認と向上を行なった。