エマルションチェンバーによる 高エネルギー宇宙線電子の観測

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1 エマルションチェンバーによる 高エネルギー宇宙線電子の観測
発表者：吉田健二（芝浦工大） 共同研究者： 吉田健二（芝浦工大）、小林正（青学大）、古森良志子（神奈川保健福祉大）、立山暢人（神奈川大）、河田二郎（ISAS/JAXA）、大西宗博、小林孝英（東大宇宙線研）、湯田利典、西村純（東大）

2 査定金額と使途 査定金額：20万円 使途 研究費：10万円（現像液等の廃液処理費） 旅費：10万円
平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

3 これまでのECC気球観測による 宇宙線電子エネルギースペクトル
30GeV – 3TeV 14フライト（ ） SWT = 7.7m2-sr-day We = 1x1048erg/SN SN rate = 1/30yr SNRs起源の電子スペクトルモデルとの比較 ECCの特徴：TeV領域の電子観測 => 宇宙線源の同定、宇宙線の加速・伝播機構の解明へ 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

4 ECCのTeV領域電子観測による 加速源(SNRs)への制限
Vela Cygnus Loop Monogem Loop1 Geminga (Ec = 20TeV) We = 1x1048erg/SN Rejected Region Acceptable Region 1TeV以上のECC電子観測データ => 近傍のSNRsの年齢、距離に制限 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

5 気球による高エネルギー 宇宙線電子の観測 大気中で発生する大気電子がバックグラウンド
大気電子の起源：陽子等の一次宇宙線と空気と の核相互作用 P+N -> π0 -> γγ (98.8%) -> e+e-：γ線からのe±生成 P+N -> π0 -> γe+e- (1.2%)：Dalitz decay P+N -> η,K -> γ -> e+e-：γ線からのe±生成 核相互作用モデル、陽子等の一次宇宙線スペ クトルの不確定性を抑える必要 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

6 気球高度での大気電子スペクトルの導出 （古森）
Cascade Shower Theory 電子対生成 Dalitz decay （π0 ->e+e-γ） による直接e 電子： ガンマ線： 制動放射 核相互作用による大気ガンマ線発生 (Nishimura et al. ApJ1980) Initial Condition (Yoshida et al. PRD2006) 大気電子および大気ガンマ線スペクトルを同時に計算して導出 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

7 大気ガンマ線の観測データを用いた 大気電子スペクトルの推定
ECCによる大気ガンマ線スペクトル 大気電子スペクトルの推定 10 g/cm2 4 g/cm2 核相互作用モデル、一次宇宙線フラックスの不確定性の影響を受けない手法 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

8 ECC電子観測のby-product ー LPM効果の検証 ー
g ECCによる電子トラックの位置分解能：1μm以下 シャワー発生点の測定 制動放射 電子対生成 LPM効果： 制動放射断面積の減少 => Bethe-Heitlerによる期待値よりも深いシャワー発生点 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

9 ECC気球観測によるLPM効果の検証 電子イベントの選別 エネルギーの決定 電子シャワー発生点の 測定 LPM効果に従うような徴候
陽子除去能力：105 エネルギーの決定 エネルギー分解能： 電子シャワー発生点の 測定 電子シャワー発生点の深さ分布 LPM効果に従うような徴候 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

10 加速器ビームテスト@CERN-SPSによる LPM効果の検証（e50GeV,e200GeV）
BH: c2/9= 0.75 (Prob. = 67%) LPM: c2/9= 0.51 (Prob. = 87%) BH: c2/8= 3.01 (Prob. = 0.41%) LPM: c2/8= 0.47 (Prob. = 88%) e 50GeV： BHとLPMにほとんど差が無く、両者と一致 e 200GeV： BHをreject、LPMと一致 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

11 原子核乳剤の検討 富士フィルム・原子核乳剤 イルフォード社・G5原子核乳剤 商業用の販売を中止 => 使用を見合わせ
1リットル（約70万円）を購入 今年度中にテストを実施予定 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日

12 まとめ 大気ガンマ線観測データを用いた大気電子スペ クトル導出手法の精密化 原子核乳剤：イルフォード社・G5乳剤のテスト
核相互作用モデル、一次宇宙線フラックスの不 確定性の影響を受けない手法 Dalitz decay（π0 ->e+e-γ）を考慮（約10%の寄与） 原子核乳剤：イルフォード社・G5乳剤のテスト 長時間（2~3日以上）気球電子観測の検討 平成21年度宇宙線研共同利用研究成果発表研究会 2009年12月19日