TA G>,« l ¸t É ¦¢ 実験大気蛍光望遠鏡による宇宙線観測神奈川大学多米田裕一郎 TA FD (BR, LR) Middle Drum Long Ridge Black Rock 35km 1m 60mm 3.3m FD

TA大気蛍光望遠鏡による宇宙線観測

神奈川大学　工学部物理学教室　多米田裕一郎

13年4月24日水曜日

TA実験大気蛍光望遠鏡による宇宙線観測　　　　　　　　　　　　　　　神奈川大学　多米田裕一郎

テレスコープアレイ(TA)実験

Black rock FD station

2

Long Ridge FD station

SDFD (MD)

35km

507台，680km2

望遠鏡12台望遠鏡12台

HiRes-I を移設，望遠鏡14台



TA FD (BR, LR)Middle Drum

Long RidgeBlack Rock

35km

1m

60mm

3.3m

FDBlack rock, Long ridge:• 2 stations, 24 mirrors 3o<elev.<33o

• 100ns sampling FADC• 6.8 m2 spherical mirror • 16 x 16 PMT cluster

Middle Drum:• HiRes-Iから移設• 14 mirrors, 2rings

SD• 507台• 検出面積 : 680km2

Black Rock

3



TA MD & SDMiddle Drum

Long RidgeBlack Rock

35km

FDBlack rock, Long ridge:• 2 stations, 24 mirrors 3o<elev.<33o

• 100ns sampling FADC• 6.8 m2 spherical mirror • 16 x 16 PMT cluster

Middle Drum:• HiRes-Iから移設• 14 mirrors, 2rings

SD• 507台• 検出面積 : 680km2

SD array

Middle Drum

Surface detector

4



FD 解析手法 (1)

モノ解析

シャワー検出平面(SDP)

�2 =X

i

wi(n · ki)2n: vector of SDPki: direction vector of ith PMT

空気シャワーイベント

SDPでのシャワー軸の決定

ti�

ri�

ti+1�ri+1� FD�

Ψ� αi�rcore�

到来方向決定精度：7.4度5



FD 解析手法 (2)ハイブリッド解析

Stereo観測によるジオメトリ再構成

ステレオ解析

各ステーションのSDP交線としてシャワー軸を決定

到来方向決定精度:1.8°

s = n1 ⇥ n2

SDの到来時間情報を使用

到来方向決定精度：0.9度ni: vector of SDP

6



シャワー発達再構成逆モンテカルロ法による縦方向発達の決定Gaisser-Hillas関数を仮定

7



TA FD解析結果1) エネルギースペクトル

2) 質量組成

8



FD(BR/LR) Hybrid 解析

1018.2eV�

~6x1019'm2'sr's'@1019eV�

Exposure (Hybrid)

Rp�

Zenith�Data/MC(Hybrid)

Xmax�

0 60

500 1200

0

0 35Rp[km] Xmax[g/cm2]

Zenith[deg]

9



エネルギースペクトル • BR/LR FD Mono

(2008Jan-2011Sep)

• BR/LR FD Hybrid (2008May-2010Sep)

• MD FD Mono (2007Dec-2010Dec)

• MD Hybrid (2008May-2010Sep)

log(E/eV)17.5 18 18.5 19 19.5 20

]2 e

V-1

s-1

sr

-2J(

E) [m

3 E

2310

2410

2510

TA BR/LR MonoTA BR/LR HybridTA MD MonoTA MD HybridBR/LRとMD，各解析手法

良く一致している

10

Preliminary



エネルギースペクトル

TA SD とも一致他実験では，HiResと一致

11

Preliminary



TA FD解析結果1) エネルギースペクトル

2) 質量組成

12



質量組成解析• Xmaxの平均値を用いた解析•　Xmax: シャワー最大発達大気深さ• シミュレーションと比較• シャワーシミュレーション : CORSIKA• 検出器シミュレーション検出器応答，大気データと同じ解析

• バイアスの評価再構成バイアス，アクセプタンスバイアス

w/ TA rec. & acceptance biases

<Xmax>

<Xmax>

Thrown Xmax

•Proton•Fe

..... SIBYLL- - QGSJET II--- QGSJET 01

核種によるシャワー発達の違い13



FD(BR/LR) ステレオ解析

14

QGSJET-II•Proton•Fe

PreliminaryZenith

Rp Track length

XcoreData/MC (stereo)

-25 25Core[km] 0 90Zenith[deg]

0 35Rp[km] 0 90Track length[deg]



平均Xmax

Preliminary log(E/eV)

18 18.2 18.4 18.6 18.8 19 19.2 19.4 19.6 19.8 20

>m

ax<X

600

650

700

750

800

850

900

30 65 6849 33

238

3

P QGSJET-IIP QGSJET-01P SIBYLL Fe QGSJET-IIFe QGSJET-01Fe SIBYLL TA Data

Preliminary

• BR, LR Stereo

• MD FD Hybrid

QGSJET-II- Proton- Fe

BR/LR, MD 共にProton, QGSJET-II とコンシステント

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2008May – 2011May2007Nov-2010Sep



まとめ• エネルギースペクトル

• FD(BR,LR) Mono, FD(BR, LR) Hybrid

• FD(MD) Mono, FD(MD) Hybrid

• それぞれの解析の結果が良く一致

• TA SD, HiResと良く一致

• 質量組成• FD(BR, LR) Stereo, FD(MD) Hybrid

• 両解析共に，Proton, QGSJET-IIとコンシステント

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