南半球における超高エネルギー宇宙ガンマ線観測で解明する銀河系宇宙線起源の謎

南半球超高能宇宙伽马射线观测揭示银河系宇宙线起源之谜

• 批准号: 22K03660
• 负责人: 佐古 崇志
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03660/
• 关键词: 宇宙線物理; 銀河系宇宙線の起源; 超高エネルギー宇宙ガンマ線観測

本研究では、宇宙線の発見以来 100 年以上未解決の謎:「銀河宇宙線はどこでどのように加速されている のか?」を解明しようとしている。そのために必要不可欠な sub-PeV 領域の超高エネルギーガンマ線観測を目的として、南半球に位置するボリビア・チャカルタヤ山中腹 (標高4740 m、南緯16度、西経68度)において ALPACA 実験を開始する。ALPACA 実験装置は、401 台のプラスチックシンチレーション検出器から成る有効面積 83,000 平米の地表空気シャワーアレイ (AS アレイ) と、総面積 3,600 平米の水チェレンコフ型ミュー粒子検出器アレイ (MD アレイ)から構成される予定である。南半球で現在稼働中あるいは数年以内の将来計画で、sub-PeV 領域のガンマ線に感度を持つ 観測装置は ALPACA 実験以外に無く、ALPACA 実験は、南天における超高エネルギーガン マ線天文学・天体物理学の開拓を目指す先駆的な実験と言える。本年度は ALPACA 実験の前段階として 1/4 スケールの ALPAQUITA AS アレイ(プラスチックシンチレーション検出器 97 台)を建設した。各検出器に 2 インチ光電子増倍管の取り付け、高電圧および信号ケーブルの敷設、データ取得システムの整備を行ない、データ取得を開始した。初期データ解析の結果、月の影(地球に向かって飛来する宇宙線が月に遮蔽された結果、月方向の宇宙線フラックスが減少する現象)が見え始めており、データ取得が順調に進んでいることが確認された。2023 年度には MD アレイ 1 プール分を建設して ALPAQUITA AS アレイと連動させ、南天で世界初となる sub-PeV 領域での宇宙ガンマ線広視野連続観測を目指す。

This study is a mystery that has remained unsolved for more than 100 years since the discovery of cosmic rays: "Galactic cosmic rays are accelerating." It's not easy. It is necessary to maintain a high altitude in the sub-PeV area. The line survey is aimed at the southern hemisphere. The position of the mountain is located in the middle of the mountain (elevation 4740 m, 16 ° S, 68 ° W). The ALPACA implementation device consists of 401 sets of ground air detectors with an area of 83,000 square meters and a water particle detector with an area of 3,600 square meters. In the Southern Hemisphere, the current state of the art, the future plans within a few years, the sensitivity of the sub-PeV field, the sensitivity of the line, the measurement device, and the ALPACA implementation, the southern sky, the ultra-high generation of the line astronomy and astrophysics, and the development direction of the line. ALPAQUITA AS (97 units) was built in the first quarter of this year. Each detector is equipped with two types of photoelectron multiplier tubes, high voltage amplifier tubes and signal amplifier tubes. Initial analysis results, moon shadow (cosmic rays coming from the earth in the direction of the moon are obscured by the moon, cosmic rays in the direction of the moon are reduced). In 2023, the world's first sub-region of the universe was created by ALPAQUITA AS.

项目成果

高エネルギーγ線・宇宙線観測のための ALPACA/ALPAQUITA実験

用于高能伽马射线和宇宙射线观测的 ALPACA/ALPAQUITA 实验

• 发表时间: 2023
• 作者: Yasuki Nagai;Masako Kawabata;Shintaro Hashimoto;Kazuaki Tsukada;Kazuyuki Hashimoto;Shoji Motoishi;Hideya Saeki;Arata Motomur;Futoshi Minato;Masatoshi Itoh;S. Okukawa et al.;川田和正;川島輝能;榊原陽平;M. Anzorena;﨏隆志;片寄祐作
• 通讯作者: 片寄祐作

Hadronic interaction model dependence in cosmic Gamma-ray flux estimation using an extensive air shower array with a muon detector

• DOI: 10.1007/s10686-022-09883-4
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Experimental Astronomy
• 影响因子: 3
• 作者: S. Okukawa;M. Anzorena;S. Asano;C. A. H. Condori;E. de la Fuente;A. Gomi;K. Hibino;N. Hotta;A. Jiménez-Meza;Y. Katayose;C. Kato;S. Kato;T. Kawashima;K. Kawata;T. Koi;H. Kojima;D. Kurashige;J. Lozoya;R. Mayta;P. Miranda;K. Munakata;K. Nagaya;Y. Nakamura;Y. Nakazawa;C. Nina;M. Nishizawa;S. Ogio;M. Ohnishi;A. Oshima;M. Raljević;H. Rivera;T. Saito;Y. Sakakibara;T. Sako;T. Sako;S. Shibata;A. Shiomi;M. Subieta;N. Tajima;W. Takano;M. Takita;Y. Tameda;K. Tanaka;R. Ticona;I. Toledano–Juárez;H. Tsuchiya;Y. Tsunesada;S. Udo;K. Yamazaki;Y. Yokoe

ALPACA実験32：フロントエンドエレクトロニクス開発4

ALPCA实验32：前端电子开发4

• 发表时间: 2023
• 作者: 榊原陽平;川田和正;他 (ALPACA Collaboration)
• 通讯作者: 他 (ALPACA Collaboration)

ALPACA experiment 28: status of the ALPAQUITA array and first observations

ALPACA 实验 28：ALPAQUITA 阵列的状态和首次观察

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Anzorena;川田和正;他 (ALPACA Collaboration)
• 通讯作者: 他 (ALPACA Collaboration)

ALPACA実験4 : ALPAQUITA初期性能と今後の建設計画

ALPACA实验4：ALPAQUITA初步表现及未来建设计划

• 发表时间: 2023
• 作者: S. Okukawa et al.;Y. Yokoe for the ALPACA collaboration;さこ隆志
• 通讯作者: さこ隆志