PDF 西嶋･櫛田研紹介

西嶋･櫛田研紹介 西嶋･櫛田研紹介

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研究プロジェクト

– CANGAROO-III

• ガンマ線天文学

• 宇宙線物理学

– Super-Kamiokande

• ニュートリノ物理学

• ニュートリノ天文学

– XMASS

• 宇宙論

• ニュートリノ物理学

• ニュートリノ天文学

CANGAROO

CANGAROO - - III III

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日豪共同研究

– 東海大、東大、京大、名大、東工大、

U.Adelaide、Australian Nat’l U.、 など17研究機関

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超高エネルギーガンマ線   の観測

Collaboration of Australia and Nippon for a GAmma Ray Observatory in the Outback

これは

KANGAROO

CANGAROO

CANGAROO--IIIIII

解像型大気チェレンコフ望遠鏡 解像型大気チェレンコフ望遠鏡

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観測装置

– 口径10m 解像型チェレンコフ   望遠鏡4台

CANGAROO

CANGAROO--IIIIII

観測サイト鳥瞰図

観測サイト鳥瞰図

CANGAROO III CANGAROO III

大気チェレンコフ望遠鏡 大気チェレンコフ望遠鏡

カスケードシャワー

ガンマ線

宇宙線

CANGAROO

CANGAROO--IIIIII

ステレオ観測

ステレオ観測

CANGAROO

CANGAROO--IIIIII

物理目的 物理目的

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高エネルギー天体における非熱的放射メカニズ ムの解明

– 活動銀河核

– パルサー

– 超新星残骸

– ガンマ線バースト – etc….

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宇宙線の起源（粒子加速

  メカニズム）の解明

超高エネルギーガンマ線天体

超高エネルギーガンマ線天体

CANGAROO

CANGAROO の成果 の成果

z パルサー（星雲）

– シンクロトロン星雲を持つ若いパルサーから の定常的なTeVガンマ線が検出されている。

– Crab, Vela, PSR1706-44

– 電子による宇宙背景放射光子との逆コンプ トン効果またはシンクロトロン自己コンプトン 効果によってよく説明できるように見える。

z 超新星残骸

– 非熱的なX線を放射するシェル型超新星   残骸がTeV領域で検出されている。

– SN1006, RXJ1713.7-3946

– 電子による宇宙背景放射光子との

  逆コンプトン効果、または陽子によって作ら れた π⁰ 崩壊でよく説明できるように見える。

Vela

CANGAROO

CANGAROO の成果 の成果

z 活動銀河核 (まだよく理解されていない!)

– Mrk421

– 電子起源モデルが優勢

• SSC(シンクロトロン自己コンプトン)モデル ?  EC(外部コンプト ン)モデル ? 、降着円盤 ?, BLR clouds?

– 陽子起源モデルも否定されてはいない

• photo-meson production ?  photo-pair production ?  proton  synchrotron ?

z スターバースト銀河

– NGC253

– 我々の銀河以外でTeV 宇宙線が存在   することがわかった最初の普通の銀河。

CANGAROO

CANGAROO--IIIIII

西嶋研のアクティビティ 西嶋研のアクティビティ

z 活動銀河核PKS2005-489およびPKS2155-304の観測 とデータ解析（NASAのRXTEとの同時観測）（中瀬）

z EGRET未同定天体3EGJ1234-1318の観測とデータ解 析（服部）

z パルサーPSR1706-44およびPSR1509-58の   観測とデータ解析（櫛田、宮下）

z PLD(Programable Logic Device)を用いた、

  トリガーモジュールの開発／製作（中瀬）

z 次世代巨大望遠鏡のデザインスタディ（光学シミュレーショ ン）（坂本）

z その他（クイックルック解析プログラムの開発、モニタープ ログラム開発、RXTE-ASMの監視、etc.）

Super

Super - - Kamiokande Kamiokande

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日米（韓ポ）国際協力

– 東海大、東大、阪大、東工大、

KEK、Boston U.、U. C. Irvine、 SUNY Stony Brook、等26研究 機関

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ニュートリノの観測

場所

– 岐阜県神岡町地下1000m

Kamioka Neutrino Detection Experiment

Super

Super--KamiokandeKamiokande

大型水チェレンコフ装置 大型水チェレンコフ装置

大型解像型水チェレンコ フ検出器

50,000 トン純水

1 km

(2,700m.w.e.)

39.3m

41.4m

SK 内水槽 _{(32,000 t)}

11,146 PMTs (50cm φ) 外水槽 (18,000 t)

1,867 PMTs (20cm φ)

Super

Super--KamiokandeKamiokande

光電子増倍管

光電子増倍管

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電子弾性散乱

ν_e + e^- → ν_e + e^-

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準弾性散乱

ν_l + N → _{l + N’}

Super

Super--KamiokandeKamiokande

検出原理 検出原理

Super

Super--KamiokandeKamiokande

イベント例 イベント例

12.5MeV Electron 492MeV/c Electron

603MeV/c Muon

Upward through- going muon

Super

Super--KamiokandeKamiokande

物理目的 物理目的

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ニュートリノ物理学

z ニュートリノの質量（太陽ニュー トリノ・大気ニュートリノ）

z 大統一理論の検証（陽子崩壊）

z

ニュートリノ宇宙物理学

z 星のエネルギー源（太陽ニュー トリノ）

z 超新星爆発のメカニズム（超 新星ニュートリノ）

z 高エネルギー現象（GRB、高 エネルギー天体ニュートリノ）

Kamiokande

Kamiokande の成果 の成果

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超新星１９８７Ａからのニュートリノバースト

の検出

Super

Super - - Kamiokande Kamiokande の成果（Ｉ） の成果（Ｉ）

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ニュートリノに質量 があることを発見

ニュートリノの天頂角分布

振動あり 振動無し

振動あり 振動あり

振動無し 振動無し

ニュートリノ振動

Super

Super - - Kamiokande Kamiokande の成果（ＩＩ） の成果（ＩＩ）

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太陽ニュートリノの 検出とフラックスの

測定

e^- θ_sun

COSθ_sun 標準太陽モデルの４６．５％

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宇宙の突発現象に伴うニュートリノ事象の探索

（ガンマ線バースト、太陽フレアーなど）

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活動銀河核からの高エネルギーニュートリノの 探索

Super

Super--KamiokandeKamiokande

西嶋研のアクティビティ

西嶋研のアクティビティ

XMASS XMASS

z 目的

– ダークマタ―の探索（宇宙を満たす謎の物質）

– 太陽ニュートリノ欠損の精密観測（ニュートリノの振動 パラメータの決定）

– 2重ベータ崩壊の検出（ニュートリノの質量およびマヨラ ナニュートリノ）

„Xenon detector for Weakly Interacting

„Xenon MASSive detector for Solar neutrino (pp/⁷Be)

„Xenon neutrino MASS detector (double beta decay)

XMASS XMASS

ダークマタ―の存在 ダークマタ―の存在

„

観測的示唆

„ 渦巻銀河の回転曲線

  ⇒星、ガス、塵などで推定さ     れる質量の10倍程度の見    えない質量を含んでいる

„ 宇宙のあらゆる階層の構造に、

かなり普遍的に観測されている。

⇒天体の諸階層で、光度分布  に比べてはるかに拡がった質  量が分布している。

WMAP WMAP が得た宇宙の構成要素 が得た宇宙の構成要素

XMASS XMASS

検出装置 検出装置

z800kg

液体キセノン検出器

–

直径

– 2"PMT 642

本

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国際共同研究

– 東大、東海大、新潟大、

  佐賀大、岐阜大､

  早稲田大、東工大、

  ソウル国立大、INR Kiev、   カリフォルニア州立大学

  アーバイン校、横浜国立大学

XMASS XMASS

実験開発戦略 実験開発戦略

3kg 検出器 100kg 検出器 800kg 検出器

10t 検出器

極低バックグラウンド

の実現が鍵

XMASS XMASS

西嶋研のアクティビティ 西嶋研のアクティビティ

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バックグラウンドの測定とデータへの混

入のシミュレーション（中島）

CARROT CARROT

z AGN

フレアーモニター

z GRB

残光探査

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観測の自動化（栗原）

西嶋研の構成（

西嶋研の構成（ 2003 2003 年度） 年度）

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教授：西嶋

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助手：櫛田

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博士課程後期学生：中瀬

服部

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博士課程前期学生：宮下

栗原

中島

坂本

zMore Information

http://www-kn.sp.u-tokai.ac.jp/index.html –mail to: [email protected] –visit to: 5

号館物理第

研究室