チベット水チェレンコフミューオン観測装置４：テスト実験東大宇宙線研齋藤隆之共同研究者雨森道紘A, 綾部俊二B, 陳鼎C, 伏下哲D, 日比野欣也E, 堀田直己F, 黄晶, 伊藤陽介C, 梶野文義H, 笠原克昌I, 片寄祐作C, 加藤千尋D, 川田和正, 木村圭太C, 水谷興平B, 宗像一起D, 永井明J, 南條宏肇A, 西澤正己K, 沼陽平C, 大西宗博, 太田周F, 大沼宙系B, 大内達美E, 大浦勇人H, 小澤俊介, 齋藤隆之, 齋藤敏治L, 坂田通徳H, 佐古崇志, 佐々木孝雄E, 佐藤孝明B, 柴田槇雄C, 塩見昌司, 白井達也E, 杉本久彦M, 瀧田正人, 田中英希B, 立山暢人E, 鳥居祥二N, 土屋晴文O, 有働慈治, 牛田慧H, Wang XiaoB, 山本嘉昭H, 閻志涛, 安江新一D, 湯田利典E, 他 The Tibet AS γCollaboration 弘前大理A, 埼玉大理B, 横浜国大工C, 信州大理D, 神奈川大工E, 宇都宮大教F, 東大宇宙線研, 甲南大理工H, 芝浦工大システム工I, 宇都宮大総合情報処理セJ, 国立情報学研K, 都立航空高専L, 湘南工大M, 理研O, 早稲田大理工総研セN, 中国科学院高能物理研、チベット大、山東大、西南交通大、雲南大、中国科学院空間科学与応用研内容使用する水について＊水の調達＊水質、水温２ｍ２W.C.テスト検出器による観測＊テスト検出器の構造＊電子成分のしみこみの測定使用する水について水の調達空気シャワーアレイのすぐそばに井戸があるチベット空気シャワーアレイ地下200mからくみ上げている 200m3/1day 使用可能 2,3ヶ月かけて満水に。 ~80メートル井戸水質外観無色 pH (25℃) 7.4 電気抵抗率 (25℃) 9.5 kΩcm 透過光濁度 <1 度透明度 30~40 m? 全陽イオン 3.92 [10-4 mol/l ] 全陰イオン 6.53 [10-4 mol/l ] 典型的な地下水。透明度やｐHに問題なし。地中の温度地下0.8 m 地下1.6 m 地下2.4 m 地下2.4 m 地下1.6 m 外気温 1月1日地下0.8 m 外気温 hour 12月31日最低気温（地温）の年変動気温（地温）の日変動地下０．８ｍ以深なら凍結しない！テスト検出器による観測テスト検出器設置＊昨年１２月、2m2 W.C.検出器を設置 2m2 W.C.検出器テスト検出器の構造シンチレータ (0.5m2) PMT S１ 2 インチ PMT C１ 1.7ｍ土 (２g/cm3) 8インチ PMT C2 水 (800 ℓ) 8インチ PMT S2 2インチシンチレータ (0.07m2) W.C.検出器の構造 1.4 m 1.4 m 0.1μmのフィルタを通した水。薬品は入れない。ステンレスボックス（内側）白シート 1.1 m 遮光シンチレータ 0.4 m 0.4 m ２インチPMT 貫通するミューオン（S1&S2トリガー） 110 pC 90 pC 30 pC < C1 > 60 pC < C2 > S1&S2 をトリガーとしたときのC1とC2のADC分布イベント頻度の安定性２％程度で安定している。５０Hz程度 C1＞３０ｐC かつ C2＞６０ｐCのイベント頻度電磁成分のしみこみの測定空気シャワー事象に付随したW.C.検出器の信号を解析 →空気シャワーアレイにより到来方向とコアの位置がわかる１）シャワー軸とW.C.検出器との距離 →軸からの距離としみこみの関係がわかる。２）到来方向 →土の厚さと遮蔽の関係がわかる。（1.7 m@天頂、2.4 m@45°） 1.7 m 2.4 m 解析方法 30 pC ＊空気シャワーアレイが２５０粒子以上検出した事象を解析（ECR ～100 TeV, Eγ～50TeV）＊PMT C1 ＞30 [pC] → 粒子検出と定義。＊「軸からの距離」と「検出確率」の関係を天頂角ごとに調べる。検出確率＝ (W.C.検出器が粒子を検出した事象数) (全空気シャワー事象数) シャワー軸からの距離と検出確率検出確率（天頂角= 0~15°）（天頂角 = 34~38°）実験値 M.C. （μのみ）（天頂角 = 46~48°） Μのみ（M.C.) 0 m ≦ R ＜ 10 m 2.5 mでも遮蔽は不十分電磁成分～ミュー成分 M.C. （μのみ）天頂角0~15° 天頂角34~38° 天頂角46~48° 10 m≦ R ＜ 20 m M.C. （μのみ）天頂角0~15° 天頂角34~38° 天頂角46~48° 20 m≦ R ＜ 30 m 2.3mで電磁成分十分に遮蔽電磁成分 << ミュー成分 M.C. （μのみ）天頂角0~15° 天頂角34~38° 天頂角46~48° 30 m≦ R ＜ 40 m M.C. （μのみ）天頂角0~15° 天頂角34~38° 天頂角46~48° 40 m≦ R ＜ 50 m 2.1mで電磁成分十分に遮蔽電磁成分 << ミュー成分 M.C. （μのみ）天頂角0~15° 天頂角34~38° 天頂角46~48° 結論＊水チェレンコフミューオン観測装置のための水は確保できる＊凍結はしない＊土の深さは2.3~2.5ｍ程度で十分＊ミューオンのみを観測するためにはコアから 20ｍ以内のミューオン観測装置を除外した解析が必要 →最悪の場合でも面積約5％減(1プール程度) 前講演のシミュレーションの結果とほぼ一致テスト検出器の構造 PMT S１シンチレーター (0.5m2) 2 インチ PMT C１ 1.7ｍ土 (２g/cm3) 8インチ PMT C2 水 (800 ℓ) 8インチ PMT S2 2インチシンチレーター (0.07m2) 厚さ 1.7m 解析の問題点＊ミュー粒子数密度の天頂角依存性を考慮し、電子成分のしみこみを定量的に見積もる。