物質中での電磁シャワー シミュレーション 宇宙粒子研究室　　　田中大地.

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1 物質中での電磁シャワー シミュレーション 宇宙粒子研究室　　　田中大地

2 研究目的 宇宙線断層撮像計画や空気シャワー粒子の横分布測定に役立てるために、電磁シャワーシミュレーションプログラムEGS5を使用して電子とガンマ線（光子）を鉛に入射し、鉛を通過する電子数を調べるシミュレーションを行う。

3 EGSとは EGSとは,Electron Gamma Showerの略称で電磁カスケードシャワーのモンテカルロシミュレーションを行うプログラムである。 1keVから数百GeVの範囲のエネルギーで 電子、光子輸送計算を行う。 各種物質や構造を指定できる。 言語はFOTRAN77を使用している。

4 電磁カスケードシャワー e- e+ e- e- e+ e- γ γ γ
　高いエネルギーの電子や光子が物質に入射すると、電子の制動放射による光子生成や光子による電子・陽電子対生成が起こり、新たに光子や電子・陽電子の対が生成される。 γ e- e+ γ e- γ e- e+ e-

5 電子と光子の平均エネルギー 空気シャワー中の 電子の平均エネルギーは約10MeV（1~100MeV）
である。 入射粒子 エネルギー：1019 eV 種類：陽子 入射天頂角：0゜

6 100ＭｅＶ電子を入射した場合 空気 入射電子数 　　50個 ０．６ＭｅＶ以上の電子・陽電子を表示する e- 鉛 ５ｃｍ 空気 e+ e-

7 100MeVの電子を入射した場合 e- 入射電子数 　50個 0.6MeV以上の電子・陽電子を表示している 空気 鉛 3cm e- 空気 e-

8 電子の鉛に対する透過率

9 100MeVの光子を入射した場合 γ 空気 e- 入射光子数 　　50個 ０．６ＭｅＶ以上の電子・陽電子を表示する 鉛 5cm e+ 空気

10 100MeVの光子を入射した場合 入射光子数 　　50個 ０．６ＭｅＶ以上の電子・陽電子を表示する γ 空気 鉛 3cm 空気 e+ e-

11 光子の鉛に対する透過率

12 まとめ 10~100MeVの電子や光子を入射した時、鉛の厚さが増していくと、鉛を通過する電子数は減少していく。
電子と光子の鉛に対する透過率が求まった。

13 空気シャワー中の粒子のエネルギースペクトル
入射粒子 エネルギー：1019 eV 種類：陽子 入射天頂角：0゜, 60゜ 入射天頂角0゜の場合の平均的な粒子のエネルギーは ミューオン：　20 GeV 電子：　　　　 10 MeV ガンマ線：　 4 MeV 空気シャワー中の粒子の平均的なエネルギーは単発で捕えたときの粒子のエネルギーよりかなり高くなっている。 参考文献：　Extensive Air Showers, P.K.F. Grieder

14 宇宙線断層撮像装置 e m X Y X’ Y’ 吸収物質 X’’ Y’’ 5cm x 75cm : 16 本 ４層 光検出器 電子回路系
コンピュータ

15 宇宙線のエネルギースペクトル 詳細シミュレーション及び数学予測モデルによる ２００６年６月の東京における宇宙線スペクトル計算結果
EXPACSのホームページ 大気中の宇宙線強度を迅速、精緻に計算できるプログラムを開発

16 空気シャワー中の粒子のエネルギースペクトル
入射粒子 エネルギー：1019 eV 種類：陽子 入射天頂角：0゜, 60゜ 入射天頂角0゜の場合の平均的な粒子のエネルギーは ミューオン：　20 GeV 電子：　　　　 10 MeV ガンマ線：　 4 MeV 空気シャワー中の粒子の平均的なエネルギーは単発で捕えたときの粒子のエネルギーよりかなり高くなっている。 参考文献：　Extensive Air Showers, P.K.F. Grieder