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加速器を用いた宇宙線起源の解明：
LHCf実験 and more
﨏さこ隆志
Takashi SAKO, KMI retreat, 9-10 Apr, 2012
@ 松風園
Takashi SAKO, KMI retreat, 9-10 Apr 2012 @松風園
Energy cutoff
Yes
1. GZK cutoff
(int. with CMB)
2. acceleration limit
Composition
p – Δ resonance
A – photodisintegration
pc/Z depend cutoff
(heavy in high energy)
Anisotropy
Yes
Weak-No
Weak-No
3. mix of 1 & 2
No
4. only nearby source
5. exotic
6. violation Lorentz inv.
γν
Yes
No
最高エネルギー宇宙線(>1018eV)の起源を解明するための観測ポイント
• エネルギースペクトル
 GZK cutoffの有無：CMBとの反応によって~1020eVにカットオフが期待される
 天体による加速限界によるカットオフ
• 化学組成
 組成によらず GZK cutoffは起きる
 加速限界は rigidity(pc/Z)依存（重い方がtotal energyを大きくできる）
• 異方性
 近傍天体なら強い異方性
 軽原子核なら強い異方性
Takashi SAKO, KMI retreat, 9-10 Apr, 2012
@ 松風園
Takashi SAKO, KMI retreat, 9-10 Apr 2012 @松風園
Energy cutoff
Yes
1. GZK cutoff
(int. with CMB)
2. acceleration limit
Composition
?
p – Δ resonance
A – photodisintegration
pc/Z depend cutoff
(heavy in high energy)
3. mix of 1 & 2
No
4. only nearby source
5. exotic
6. violation Lorentz inv.
γν
1018
1019
Takashi SAKO, KMI retreat, 9-10 Apr, 2012
@ 松風園
Anisotropy
Yes
Weak-No
Weak-No
Yes
No
Takashi SAKO, KMI retreat, 9-10 Apr 2012 @松風園
Energy cutoff
Yes
No
Composition
?
Anisotropy
1. GZK cutoff
(int. with CMB)
2. acceleration limit
p – Δ resonance
A – photodisintegration
pc/Z depend cutoff
(heavy in high energy)
3. mix of 1 & 2
Simulation依存性が強い
素過程の検証が必要 Yes
γν
No
4. only nearby source
5. exotic
6. violation Lorentz inv.
1018
1019
Takashi SAKO, KMI retreat, 9-10 Apr, 2012
@ 松風園
Yes
Weak-No
Weak-No
LHCf実験で空気シャワーシミュレーションの
不定性を減らす(なくす)
(LHCf: 空気シャワー発達に重要な超前方生成粒子の測定に特化した実験)
• LHC 0.9TeV, 7TeVのデータ解析
– 現在進行中(1 published, 1 submitted, 1 submit soon)
• LHC p-Pbデータ取得と解析(2012)
– CR-Airの計算には原子核効果の検証も必要
• LHC 13-14TeVのデータ取得と解析(2014-2015)
– 加速器 highest energy(Elab=1017eV)のデータ
• RHIC d-N collisions (できれば p-N, N-Nも) (2015-)
– CR-Airに最も近く、最も高いエネルギーでの測定
• LHC light ion collisions (201X-)
– Oは技術的にはすでに可能
以上、がんばればできること。LHCを使い尽くすには…
• Rapidity gap (η=5-8)の粒子生成測定
• Forward baryonの精密測定
• D1(or D2) magnetを使った forward spectrometer?
• 空気シャワー観測の最適化（1017eVシャワーの完全理解）
Takashi SAKO, KMI retreat, 9-10 Apr, 2012
@ 松風園
LHCf実験で空気シャワーシミュレーションの
不定性を減らす(なくす)
(LHCf: 空気シャワー発達に重要な超前方生成粒子の測定に特化した実験)
• LHC 0.9TeV, 7TeVのデータ解析
– 現在進行中(1 published, 1 submitted, 1 submit soon)
• LHC p-Pbデータ取得と解析(2012)
– CR-Airの計算には原子核効果の検証も必要
• LHC 13-14TeVのデータ取得と解析(2014-2015)
– 加速器 highest energy(Elab=1017eV)のデータ
• RHIC d-N collisions (できれば p-N, N-Nも) (2015-)
– CR-Airに最も近く、最も高いエネルギーでの測定
• LHC light ion collisions (201X-)
– Oは技術的にはすでに可能
以上、がんばればできること。LHCを使い尽くすには…
• Rapidity gap (η=5-8)の粒子生成測定
• Forward baryonの精密測定
• D1(or D2) magnetを使った forward spectrometer?
• 空気シャワー観測の最適化（1017eVシャワーの完全理解）
Takashi SAKO, KMI retreat, 9-10 Apr, 2012
@ 松風園

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