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。

宇宙射线和伽马射线观测设备将安装在玻利维亚的安第斯高原，由大型空气淋浴观察装置和一个大型的地下万能观测装置组成，并将在世界上首次开发南部天空中最高能量（sub-pev）在南方天空中的Gamma Ray天文学。宇宙射线和伽玛射线的能量和方向是使用地表空气淋浴观察装置测量的，伽马射线和宇宙射线是根据地下MUON观察装置检测到的MUON数量来歧视的。在南部的天空中，预计会有许多最高的能量伽马射线发射体，包括银河系中心，超新星残留物，PWN和散射的伽玛射线。其中，一种宇宙粒子加速器Pevatron已将宇宙射线加速到PEV Energy域，是一个谜，自发现宇宙射线以来已经存在了大约100年，旨在澄清其真实的身份。此外，通过对5TEV-100PEV的宇宙射线观察，我们将对宇宙射线各向异性，宇宙射线中的太阳阴影以及PEV能量域中宇宙射线的化学组成进行研究。今年，我们为一个大型地下水Cherenkov Muon探测器设计了水族馆，制造了数据收集电路和开发的软件。已经进行了蒙特卡洛模拟，以确定若子探测器水族馆的大小和形状，光电倍增管的数量和位置，并且已经完成了优化。我们还继续设计MUON检测器水族馆。他们与日本建筑设计公司合作，为MUON探测器水族馆建立了设计概念，并通过玻利维亚建筑设计公司提高了MUON探测器水族馆的设计。此外，测试和校准了数据收集电路，高压电源系统和时数转换模块。此外，安装了一部分地表空气淋浴观测装置，并开始了部分观测。除了在玻利维亚进行现场调查并安装探测器外，这项研究和相关研究的结果还在国内和国际会议上提出。