研究テーマ

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テレスコープアレイ実験

テレスコープアレイ(TA)実験は、米国ユタ州の砂漠地帯に観測装置を設置し、10の18乗eVより大きなエネルギーを持つ超高エネルギー宇宙線を観測する国際共同実験である。高エネルギーの宇宙線が地球に到来すると、大気の上層で窒素や酸素の原子核と衝突し、原子核を破壊すると同時に数千の新しい素粒子の束が作られる。これらの粒子は大気の原子核と衝突を繰り返し地球上に降り注ぐ。これを空気シャワーと呼ぶ。

 空気シャワーの観測方法は大きく分けて2通りあり、1つ目は地表の広い領域に粒子検出器を設置し、空気シャワーによってできた粒子の一部を検出する。2つ目は大気蛍光望遠鏡(FD)による観測で、空気シャワーの中心軸部分から発生する紫外光を望遠鏡で観測する。この発光は微小なため、大きな反射鏡により集光し光電子増倍管(PMT)で検出する。検出した情報をもとに宇宙線のスペクトル、質量組成、到来方向の決定等を行う。

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地表検出器(SD)大気蛍光望遠鏡(FD)

CLF

Central Laser facility(CLF)はUVレーザと工学系から構成されており、3箇所のFDステーションの中央にある。パルスレーザを垂直に射出し、大気中のエアロゾルによる側方散乱光を望遠鏡で観測している。これにより大気透明度を算出可能とし、宇宙線解析における大気補正を行う。

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CLF

Copter

Opt-copterは、ドローンに高精度GPSと光源を搭載し、TA実験で使用されるFDの較正を行う。 空中の任意の位置に光源を設置することができ、複数の望遠鏡を1つの装置で較正することができる。取得したGPS測定値とFDの受光量を比較することで、FDの視野方向を較正する。

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Copter外観

CCD

宇宙線の観測範囲に雲が存在すると宇宙線観測・解析に影響が出るため、天候判断が重要となる。そこで魚眼CCDカメラを上向きに設置し、撮影した画像から夜間の天候モニタリングを行う。撮影した画像を解析し、画像の中から星を見つけることにより、その方向には、雲が存在しない事がわかる。これを用いて夜間の天候判断を行う。

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CCD画像の解析

異方性解析

超高エネルギー宇宙線の到来方向には異方性がある事が明らかになっている。

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宇宙線到来方向の異方性

CARFFT実験

次世代の超高エネルギー宇宙線観測のため、新型大気蛍光望遠鏡(Cosmic Ray Air Fluorescence Fresnel-lens Telescope : CRAFFT)の開発を行なっている。フレネルレンズを用いることで、FDと比較すると安価に宇宙線観測が可能となった。現在は、観測領域の大規模化に向け「自動化・最適化」が進めている。観測領域を拡大することにより、観測統計量が増えることが期待される。

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CRAFFT外観

自動化

観測の完全自動化を行うためには、電力自給・自動観測・保護装置の3つの要素が必要となる。電力はソーラーパネルを配置し、Raspberry pi によって制御を行う。また、望遠鏡を保護するためフレネルレンズの前面にシャッターを設置し、それの制御実験を行なっている。

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CRAFFTシャッター制御実験

最適化

空気シャワーの到来位置・方向の決定精度の向上を図るため、検出面の最適化を行う必要がある。空気シャワーを様々な角度で降らせた際のシミュレーションを、検出面のPMTの数、配置、視野の形等を変化して行い、検出面の評価を行なっている。

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CRAFFT検出面

ギャラリー

実験サイト

VR

360°

装置全般

その他


添付ファイル: filecrafft_surface.png 17件 [詳細] filecrafft_shutter.png 14件 [詳細] filecrafft_app.png 18件 [詳細] fileanisotropy.png 17件 [詳細] fileccd_anal.png 18件 [詳細] filecopter_app.png 16件 [詳細] fileclf_ray.png 20件 [詳細] filefd_app.png 14件 [詳細] filesd_app.png 17件 [詳細]

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Last-modified: 2020-07-18 (土) 21:28:44 (27d)