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Unravelling mystery of cosmic particle accelerator PeVatron by highest-energy gamma-ray observation

通过最高能量伽马射线观测揭开宇宙粒子加速器PeVatron之谜

基本信息

批准号：
22H04912
负责人：
瀧田正人
金额：
$ 396.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ボリビアのアンデス高原に大型空気シャワー観測装置と大型地下ミューオン観測装置から構成されるに宇宙線・ガンマ線観測装置を設置し、南天において世界で初めて、最高エネルギー（sub-PeVからPeV）ガンマ線天文学を開拓する。地表空気シャワー観測装置で宇宙線・ガンマ線のエネルギーと方向を計測し、地下ミューオン観測装置で検出されるミューオン数により、ガンマ線と宇宙線の弁別を行う。南天には銀河系中心、超新星残骸、PWN、銀河系内拡散ガンマ線等、多数の最高エネルギーガンマ線放射天体の存在が予想され、それらの中から、宇宙線発見以来約100年の謎である、宇宙線をPeVエネルギー領域まで加速している宇宙粒子加速器PeVatronを発見し、その正体の解明を目指す。また、5TeV-100PeV の宇宙線観測を通して、宇宙線異方性、宇宙線中の太陽の影、PeV エネルギー領域宇宙線の化学組成の研究等を行う。本年度は、地下大型水チェレンコフ型ミューオン検出器の水槽の設計と、データ収集回路の製作及びソフトウェアの開発を行った。ミューオン検出器水槽の大きさ・形状、光電子増倍管の本数・位置等についてはモンテカルロシミュレーションを行い、最適化はすでに終わっている。また、ミューオン検出器用水槽の設計作業を進めた。日本の建築設計事務所と協力して、ミューオン検出器用水槽の設計概念を構築し、ボリビアの建築設計事務所とミューオン検出器用水槽のデザインを進めた。さらに、データ取集回路、高電圧電源システム、時間デジタル変換モジュールの試験・較正を行った。また、地表空気シャワー観測装置の一部を設置し、部分観測を開始した。ボリビア現地調査や検出器設置作業を行うとともに、国内外の会議で本研究及び関連する研究の成果発表をした。

The first and the highest level of cosmic ray detection equipment in the world (sub-PeV) was developed in the southern part of the world. The direction of cosmic rays is measured by the surface air detection device, and the number of cosmic rays is measured by the underground air detection device. Southern sky, galactic center, supernova remnants, PWN, galactic scattering lines, etc., most of the highest radiation emission objects exist to be considered, all of them are in the middle of the sky, cosmic rays have been discovered for about 100 years, cosmic rays have been accelerated in the field of PeV, cosmic particle accelerator PeVatron has been discovered, and all of them are explained. Research on cosmic ray anisotropy, solar shadow in cosmic rays, and chemical composition of cosmic rays in the PeV field. This year, the design and production of water tanks for underground large-scale water detectors, as well as the development of water detectors, were carried out. The size and shape of the detector tank, the number and position of the optoelectronic multiplier tube, etc. are considered in the process of optimization. The design work of the water tank for the detector is progressing. Japanese architectural design firm collaborates to develop design concept for water tank for water detector In addition, the data acquisition circuit, the high voltage power supply system, the time switch, the test and correction system A part of the ground surface measurement device is set up and part of the measurement is started. The results of this research and related research are presented at the conference held at home and abroad.