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太陽との方向分布 (KAMIOI<ANDE‑III627日分のデータ)。

図1.

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1667日分)。

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太陽との方向分布(全I<AMIOKANDEデータ

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図2.

FACOM , j f c i g - ^ - t- >;

FACOM ±

4 3 -実施経過の概略

年度を通じてコンスタントに、予約オープン及び昼間の通常業務の時間双方を使ってデータ解 析を行った。

今後の発展方向、計算方向

現在これまでのFACOM上での解析による成果の上に立って、太隅ニュートリノの解析を神 岡の研究棟で行うことを計画している。これを進めるためにもしばらくは、引き続き FACOM上 での精力的な解析が必要である。

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:C 1 3 0

Super-Kamiokande

Pieparatory Study of Super-Kamiokande

Super-Kamiokande li% <K 1996

*:o Super-Kamiokande

39.3 m , ^{^ 3}

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Super-Kamiokande

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-課題番号:C 1 3 0 

目的と結果、成果

Super‑KallUokandeのための準備研究 Preparatory Stlldy of Sllper‑Kamiokande 

字宙線研究所 神岡実験グループ

Sllper‑Kamiokandeは、計画通り順調に進んでおり、 1996年4月に実験を開始する予定であ る。実験開始直後からすぐ物理の結果が出せるようにするため、オフライン解析周ソフトウェア の開発を大型計算において行った。 Super‑Kamiokande実験の目的は、核子崩壊現象の探索、太陽 ニュートリノ観測、超新星ニュートリノ観測、大気ニュートリノ観測等と多岐にわたる。測定器は、

直径39.3m、高さ41.4mの巨大な水タンクを用いた水チェレンコフ型制定器であり、 22000トン の有効体積(現行神岡実験の30倍)を持ち、水中での反応で生じた荷電粒子の発するチェレンコ フ光を11200本の光電子増倍管(現行神岡実験の12倍〉によって検出する。 Super‑Kamiokande では、約3H zの宇宙線ミュー粒子や測定器内部の放射性物質等に起因するパックグラウンドを データ解析により取り除かなくてはならない。そのためには、精度の良いデータ処理用プログラ ムの開発が必須である。また、実験結果から精度の良い物理結果を出すためには、物理現象及び パックグラウンドにたいする測定器の応答をシミュレートするモンテカルロプログラムも非常に 重要である。

本年度の大型計算では、各種モンテカルロプログラムの比較とパックグラウンドの量の見積り を主体として行い、また解析用プログラムの開発も行ったo昨年度の大型計算では、電子や7線 のシミュレーションとして

EGS

を用いてきた。本年度は、

GEANT

を用いて電子， r線やハドロ

ンのシミュレーションを行った。

EGS

と

GEANT

との比較の一例として、電子が水中を進行する 際に散乱される角分布を比較した図を図

l

に示す。この図が示すように

EGS

と

GEANT

との間

‑ ，14ー

EGS t

f © KAMIOKANDE £ SuperKamiokande icfctt 3 , SuperKamiokande-C(i, Kamiokande

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11 . multiple scattering © EGS(^i^) t GEANT(|g

- 1 5 •

で特に有為な違いは見いだされなかった。また、水中で発生するチェレンコフ光の全光量分布の 比較を行い、 EGSとGEANTの結果がよく一致することがわかった。

このシミュレーションされたデータを用いて水中の放射性物質によるパックグラウンドの見積 りを行ったo現行の KAMIOKANDEとSuperKamiokandeにおけるパyクグラウンドのシミュ レーションをおこなった結果、 SuperKamiokandeでは、 Kamiokandeに比べて、エネルギ一分解 能により、 1/5以下に出来ることがわかった。放射性物質からのパックグラウンドのエネルギー

スベクトルの比較を図2に示した。

10 o  4  5  6  7  8  9  10 

scot ongle ( 5‑15MeV) 

10 

図1. multiple scatteringのEGS(点線)とGEANT(実線)との比較。

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5  4  3 

。

2 

(点線はI{AMIOKANDE、 図2目放射性物質からのパックグラウンドのエネルギースベクトルの比較

実線はSuperI{amiokande)。

実施経過の概略

Super‑l{amiokandeのためのモンテカルロデータの開発は、年度を通じてコンスタントに昼間 の通常業務の時間や予約オープンを使って行った。

今後の発展方向、計算方向

実験開始を目指して、解析プログラムの開発、モンテカルロプログラムの開発を進めて行く。

提案、意見、問題点等

大量のモンテカルロデータを作成したり、そのデータを解析したりする場合、多量のディスク 容量を必要とします。各人が使える一日データセットの量を増やしていただけるとさらに効率よ

‑46 

〈研究が進められると思います。

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2 .

Study of Ultra high energy gamma-rays

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U , 1986^^6 7 *PIHJ;5» It TAItffL T * fcfc ©*»£•*> U

4 7 -課題番号:C 1 3 1 

「大型計算」実施報告書

1 . 研 究 課 題

超 高 エ ネ ル ギ ー ガ ン マ 線 の 研 究

2 . 目 的 ・ 結 果 ・ 実 施 経 過 ・ 成 果

証1i J l

血

Study  of Ultra  high energy  gamma‑rays  村 木 緩

柴 田 祥 ‑ I谷 隆 志

松 原 豊 三 井 清 美 佐 藤 元 則

前 原 治 小 島 浩 司

。 宇 都 宮 市 大 谷 町 で 取 得 さ れ た デ ー タ の 中 か ら 超 高 エ ネ ル ギ ー ガ ン マ 線 の 信 号 が 含 ま れ て い る か 否 か の 詳 細 な 検 定 を 実 施 す る 。 白 鳥 座X‑3星 や ヘ ラ ク レ ス 座X‑l星 か ら ど の よ う な 超 高 エ ネ ル ギ ー ガ ン マ 線 が 含 ま れ て い る か 検 定 を す る 。 大 型 計 算 が 必 要 な 理 由 は 、 位 相 解 析 を 実 施 す る と 長 時 間C P U時聞が必要となるため。

。 ニ ュ ー ジ ー ラ ン ド ・ ブ ラ ッ ク パ ー チ 山 で 観 測 さ れ て い る JANZOS 実 験 の デ ー タ 解 析 を 「 大 型 計 算 」 を 利 用 し て 行 な う 。 r大 型 計 算 」 が 必 要 な 理 由 は シ ャ ワ ー の 詳 細 な 解 析 、 及 び 位 相 解 析 時 に 長 時 間 のC P U時 間 が 必 要 と な る か ら で あ る 。

。 オ ー ス ト ラ リ ア ・ ウ ー メ ラ で 観 測 さ れ て い る Cangaroo実 験 の デ ー タ 解 析 を 「 大 型 計算」を利用して行なう。 Velaパ ル サ や 他 の 天 体 か ら の 高 エ ネ ル ギ ー ガ ン マ 線 の 到来の検定を行なう。

上 記 三 つ の 実 験 は 字 官 線 研 究 所 と の 共 同 研 究 で あ り 、 大 型 計 算 で 実 施 し た い 。

査室経過

我 々 は 宇 都 宮 市 大 谷 町 で 展 開 さ れ て い る 宇 宙 線 実 験 ( 責 任 者 、 三 井 清 美 ・ 東 大 宇 宙 線 研 ) で 得 ら れ た デ ー タ を ベ ー ス に 超 高 エ ネ ル ギ ー 領 域 の ガ ン マ 線 を 探 し だ す 作 業 を 原 子 核 研 究 所 の 「 大 型 計 算lを フ ル に 活 用 し て デ ー タ 解 析 を 行 な っ た 。 以 下 は そ の 経 過報告である。

ち ょ う ど 昨 年10月 頃 よ り 、 実 験 デ ー タ を 倍 増 す る 案 が 持 ち 上 が っ た 。 そ の た め に 今 まで8台 以 上 フ ァ イ ア ー し て い た eventsの み デ ー タ ベ ー ス と し て 使 用 し て い た も の を、 6台 以 上 フ ァ イ ア ー し た も の ま で 含 め る 必 要 が 発 生 し た 。 デ ー タ を 基 礎 か ら 解 析 しなおす必要があり、 1986年から 7年 聞 か け て 解 析 し て き た も の を 再 度 や り 直 す 必 要 が あ り 、 毎 週 核 研 の 計 算 機 の オ ー プ ン 時 間 を い た だ 比 た 。 ま さ に 体 力 と の 勝 負 と 言 え る 大 変 な 作 業 で あ っ た が 、 お か げ さ ま で 宇 宙 線 国 際 会 議 論 文 の 締 切 日 の 2週 間 前 に デ ー タ 解 析 が 終 了 し た 。 デ ー タ 量 は2倍に増大した。

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T-結 果 と 成 果

・核研大型計算jobに 認 め ら れ 、 名 大 か ら リ モ ー 卜 で 計 算 を 進 め た 。 前 原 が 大 谷 実 験 に cone fitを試みたが、 CygX‑3の peakは 先 鋭 に な ら な か っ た 。 も し 平 面 fjt の peakが本当だとすると、 coneで peakが で ず 、 左 右 にRA分 布 図 上 で 分 離 す る の は、 cone fitの 方 が coreの 中 心 か ら 少 し で も 、 中 心 位 置 が ず れ る と 、 か え っ て

fitを 悪 く す る た め と 、 大 谷 の 実 験 装 置 が 南 北 に 長 い の で 、 cone  fitに む い て い ないとの結論になった。

平 成6年度に 0.50、 1. 50、 2.0 。と coneの 開 角 を 変 更 fitを tryす る 計 画 で あ る が 、 多 分 良 い 結 果 は 得 ら れ な い と 予 測 さ れ る 。 平 面 fit法 が cone fit法より 角度分解能は1. 6 。と悪くても (cone の場合 JANZOS では 0.8~ 0.60 ) 、 物 理 的 解 釈 に 誤 り を 導 入 す る こ と を 減 ら し 、 真 実 に 近 い も の で は な い か と 信 じ て い る 。 cone  fit法 の 場 合 、 確 実 にcore中 心 が 求 め ら れ な い 時 に は 、 か え っ て 使 用 し な い 方 が 良 い と 思 わ れ る 。 こ れ が 今 年 度 得 ら れ た 結 論 の 一 つ で あ る 。

. Calgary国 際 会 議 で 大 谷 グ ル ー プ は 、 CygX‑3から依然、として 2X10" (サイズ)以 上 で ミ ュ ーcutを若干導入した時、 excessが 見 ら れ る ご と を 示 し たo CASAグ ル ー プ の デ タ と 矛 盾 し て い る よ う に も 見 え る が 、 CASAの ミ ュ ー レ ス も 大 谷 の ー 桁 下 の 上 限 値 を 与 え て い る わ け で は な く 、 今 後 の 課 題 と し て 我 々 は 考 え た い 。

‑小島は、 RA‑δ図 の 二 次 元 図 を 作 る こ と を 努 力 し た 。 そ の 一 部 を 図 lに 示 す 。 こ れ は positiveexcessの 二 次 元 図 で 、 最 も excessが あ る の は や は り CygX‑3領 域 で あ る の は 輿 昧 深 い (3.4σ)。 二 番 目 に DC‑excessが あ る の は HerX‑1 (2.7σ)  で あ る の も 偶 然 と は 言 い 切 れ な い0

・1991年の 6月 以 来 全 く 電 波 フ レ ア の 報 告 が な か っ た CygX‑3で1994年 2月初日、 3  月 1日、 3月 9日 に 電 波 パ ー ス 卜 が 発 生 し た と の 報 告 が 入 っ た 。 こ ご で 、 早 速 解 析 し て み た 結 果 を 示 す ( 図 2) 0 1993年 度 は CygX‑3の 領 域 に 入 射 し た シ ャ ワ ー の う ち3シ ゲ マ 以 上 の 大 き な ゆ ら ぎ を 示 す も の は 皆 無 で あ っ た 。 電 波 パ ー ス 卜 の 発 生 し た 日 に シ ャ ワ ー の excessはない。

2月20日のパーストは、 2月 l日 か ら の 弱 い 電 波 パ ー ス 卜 が 伴 っ て い る と 報 告 さ れ て い る 。 我 々 が5シグマの excessを 観 測 し た の は そ の 時 よ り 2週 間 前 の 1月14日 であった。 CygX‑3で 電 波 パ ー ス 卜 が 観 測 さ れ た 時 、 そ の 以 前 な の か 、 そ の 最 中 な の か 、 そ の 後 に 超 高 エ ネ ル ギ ー 領 域 ま で 宇 宙 線 が 加 速 さ れ る の か は 、 全 く わ か っ て い な い 。 従 っ て 2週 間 前 の こ の excessは 単 な る 統 計 的 な ゆ ら ぎ と し て 片 付 け ら れ る も の な の か 否 か 検 討 す る 必 要 が あ る と 考 え て い る ( 図 3) 。 電 波 の 強 度 はO.lJ y で あった。

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DC-H 5 . PSR EGRET

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-‑ あ と 一 年 位 観 測 す れ ば 同 じ よ う な excessが 電 波 フ レ ア の 後 に も 発 生 す る の か ど う か が わ か る で あ ろ う 。 我 々 と し て は 待 ち に 待 っ た 電 波 フ レ ア で 、 こ の 後 は 我 々 の 装 置 よ り も も っ と 大 き な 観 測 装 置 に 我 々 の 役 割 を 安 心 し て 託 す る こ と が 出 来 る こ と に な っ た 。 我 々 の excessと 、 他 の 大 き な 装 置 と の 観 測 結 果 と を 比 較 で き る flareが 始めて発生したのである。

‑大阪大学のX線 グ ル ー プ は 電 波 パ ー ス 卜 が 発 生 す る の はX線 で 見 た 時 のhigh state  で 、 エ ネ ル ギ ー ス ペ ク ト ラ ム は ソ フ ト に な っ て い る と 報 告 し て い る 。 現 象 が 熱 的 に な っ て お り 、 非 熱 的 な の は low statusか も し れ な い の で あ る 。 中 国 のLiとWuの

COS  Bデ ー タ の 解 析 で は low state  の時に GeV領 域 の ガ ン マ 線 の excessが Cyg X‑3から見られ、 high statusの 時 に は な い と 主 張 し て い る 。 よ く よ く 検 討 し て み るべき問題である。

JANZOS実 験 の 成 果

• JANZOS実 験 の 再 解 析 を 前 原 が 実 施 し た 。 ま ず ミ ラ ー と ア レ イ と の 連 動 デ ー タ を ベ ー ス に 、 角 度 分 解 能 が 最 も 改 良 さ れ る 解 析 方 法 は 何 か を 探 し た 。 彼 の 結 論 は 修 士 論 文 と し て ま も な く 名 大 太 陽 地 球 環 境 研 究 所 宇 宙 線 研 究 室 記 事 に 公 表 さ れ る の で 、 そ ち ら を 見 て 頂 き た い が 、 要 は 、 粒 子 数 の 重 み を シ ャ ワ ー フ ロ ン 卜 決 定 時 に 付 加 し 、 か つ 円 錐 面 か ら 2シ グ マ 以 上 ず れ た 粒 子 は 排 除 し て 、 円 錐 面 を 再 度 決 定 し 、 フ ァ イ ア し た シ ン チ レ ー タ を10台 以 上 の デ ー タ を 採 用 し た 時 が ベ ス ト で あ る と の 結 論 で あ っ た 。 こ の 条 件 は 各 グ ル ー プ の 検 出 器 の 配 置 に よ り 異 な る の で 他 に も 即 適 用 で き る と は 言 え な い 。 平 面 fitだと1.76度 の 角 度 分 解 能 が coneだと0.97度 で あ る こ と が証明できた。 20台 ま で フ ァ イ ア ー し た 場 合 に は 0.80度 ま で 分 解 能 が あ が る こ と がわかった。

‑その後45ギ ガ バ イ ト の テ プ 300巻 を 数 日 か け て deta reductionを 行 い 、 基 礎 デ ー タ フ ァ イ ル を 作 成 し た 。 最 終 的 に は 750万 イ ベ ン 卜 の デ ー タ を 円 錐 近 似 に fitさ せ て 実 施 し た 。 推 定 の 角 度 分 解 能 は 0.8度 で あ る

‑ 超 高 エ ネ ル ギ ー ガ ン マ 線 が 到 来 し て い る と 思 わ れ る 南 天 の 諸 天 体

1 1

個 に つ い て

D C ‑

excessを調べた。 3シ グ マ 以 上 の 有 意 さ を 示 す 天 体 は 南 天 に は な か っ た 。 こ の 点 が 北 天 と 顕 著 な 差 を 見 せ て い る 。 2シ グ マ 程 度 の 盛 り 上 が り を 示 し た の は 、 LMCX‑4と PSR  1055‑52の2つであった。 LMCX‑4は 大 マ ゼ 三 ン 星 雲 全 体 が 盛 り 上 が っ て お り 輿 昧 深 い 。 ま た PSR 1055‑52は、 PSR 1706‑44と 並 ん で 活 動 的 な 天 体 で あ り 、 後 者 で は 、 カ ン ガ ル ー グ ル ー プ が7シグマの TeV領 域 の excessを示している。 PSR 1055‑52に 関 し て は カ ン ガ ル ー グ ル ー プ は 現 在 観 測 中 で あ る と 聞 く 。 EGRETグル

ドキュメント内 INS-T 528. INSTITUTE FOR NUCLEAR STUDY UNIVERSITY OF TOKYO Tanashi, Tokyo 188 Japan JP !INS - T - 528! June 1994 M (ページ 44-53)