超広角屈折光学系を用いた高エネルギー宇宙線観測試験 EUSO 日本の開発の報告 2004/12/17@ICRR 滝澤慶之理研 for EUSO-Japan Collaboration EUSO-Japan Menber 福井工大工東北大金沢大理信州大工 KEK 東大宇宙線研埼玉大理理研立教大理成蹊大工山梨大工天文台放医研千葉大理武蔵工大工青山学院大理工甲南大理工原研近大理工奈良産大情報大阪市大理愛媛大理永野元彦，宮崎芳郎高橋幸弘村上敏夫，米徳大輔木舟正石川正，金子敏明，栗原良将，清水韶光，藤本順平竹田成宏，林田直明，間瀬圭一井上直也上野嘉之，上原嘉宏，戎崎俊一，大谷知行，大森整，川井和彦，川崎賀也，佐藤光輝，清水裕彦，鈴木亨，滝澤慶之，広田克也， M.E.Bertaina，宮坂浩正，森田晋也，守安精，山形豊，林偉民北本俊二近匡本田建梶野敏貴，水本好彦内堀幸夫吉田滋門多顕司榊直人，柴田徹，吉田篤正梶野文義，佐藤文隆，坂田通徳，山本嘉昭田島俊樹千川道幸政池明川上三郎吉井尚 EUSO Extreme Universe Space Observatory for Extremely High Energy Cosmic Ray Observation 330-400nm EUSOの視野 EUSO ~ 300 x AGASA ~ 10 x Auger 観測状態の時、 ~ 3000 x AGASA ~ 100 x Auger 3年間で2000イベント程度（1020eV以上） AGASA EUSO のコンセプト •遠方、大広角(60°)  広大な検出エリア – ~4.5x105 km2 sr •宇宙線観測器として大きな可能性 •宇宙線バーストに対し3000倍の感度（AGASA） –1500 Giga-ton 大気 •超高エネルギーニュートリノ検出器としての可能性 •全天観測 –南北半球にわたる均一な観測が可能国際宇宙ステーション軌道のおかげ!! •地上観測と相補的観測 Telescope Configuration Electronics Focal Surface Support Structure Focal Surface Fresnel Lens 2 Entrance pupil Fresnel Lens 1 EUSO焦点面 Multianode Photomultipliers More direct solution has been introduced. R8900-03-M36 (M25/M16) current baseline choice Sensitive area is increased 83% of its physical dimension. The sensitive area can be increased up to 95% by attaching a simple optical adaptor (tapered glass or reflector). Weight = 27.3g / PMT Gain = 2x106 @ -900V Weight = 26.7g / PMT Gain = 2x106 @ -900V 83% 95% Weight = 26.0g / PMT Gain = 4x106 @ -900V Detection Efficiency maps at l = 370 nm MAPMT ZA 1912 ZA 2028 9 MAPMT statistics ZA 2015 Single Anodes ZA 1912 ZA 2043 <D.E.>=(15.80.6)% Uniformity ratio = 2.4 Cross talk: 7% mostly due to border pixels 4 各国の状況 • 欧州： – Phase-A Study 成功裏に終了 – 2005年初頭からPhase-B Study 開始予定 • 日本：Phase-B実行中 – 日本におけるPhase-A研究終了 – 2004年度からPhase-B 開始 • 米国： Phase-B採用 – ミッション終了までのコミット PDM（BBM)構造案 • ９つのECを装着 BBM: Bread Board Model 試作試験用モデル • １つのHV電源（甲南大）。９つのデバイダを装備 • 宇宙仕様を念頭に設計 • 構造解析、振動試験等を行い、ECの評価を行う。 EC（BBM)の構造案一般仕様 • 4つのMAPMTを装着 • PMTへのHV供給 • PDMへの信号伝達宇宙仕様 • 対振動性 • 低アウトガス • 軽量スケジュール • デリバー： 2007年 • 打ち上げ： 2009年以降 – FIRST READY, FIRST GO ２０１０年以降の打ち上げの場合 • 米国の宇宙開発新政策 – スペースシャトル運用は２０１０年まで – 最終バスおよび打ち上げ回数は極端に制限 • バックアップソリューションとして検討 – HTVによってISSへ運搬 • H-IIAにより打ち上げ • 宇宙ステーションNode2にドッキング • ロボットアームにてISS各部に装着 H-IIA Transfer Vehicle ２００８年１号機打ち上げその後半年に１機づつ無人の軌道間輸送機全長10m、最大直径4.4mの円筒形全備質量16.5トン 6トンの物資を運ぶことが可能 2つの貨物区画・物資は、内部に宇宙飛行士が入って作業できる「与圧部」・船外実験プラットホームに装着する実験装置等「非与圧部」 HTV HTVからEUSOの取り出し１ HTVからEUSOの取り出し２ HTVからEUSOの取り出し３共同利用研究 • 明野観測所での野外観測試験 • 光学系、検出器系の統合試験 • 観測対象 – 紫外線レーザー（擬似空気シャワー大気蛍光） – 空気シャワーチェレンコフ光 • 2004年度 – 新型MAPMTアレイ検出器の試験 • 旅費５０千円 Observation at AKENO Observatory Cherenkov Image Event Spectrum (uncalibrated) Laser Swing over Field of Reported on ICRC 2001(Hamburg ) All-sky Cherenkov Observatory MAPMT ARRAY 検出器東大宇宙線研明野観測所 UVレーザー R7600-M64使用時 PMTの間に巨大な不感領域が存在 UV Laser Reported on ICRC 2001(Hamburg ) Laser Swing over the Field of View 感度分布（全体）有効領域 83% R8900-M16 50% R7600-M64 MAＰＭＴＡＲＲＡＹ検出器青山学院大柴田研この13本を使用 cEUSO with MAPMT Array at Akeno Observatory 2004/09/16-20 散乱光 UV Laser (YAG 365nm) Laser Swing over the Field of View QuickTimeý Ç² ÉVÉlÉpÉbÉN êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇž Ç½Ç…ÇÕïKóvÇÇ• ÅB Laser Swing over the Field of View R8900-M25を使用 UV Laser 不感領域の少ない連続したイメージを取得まとめ • 明野観測所において、新型MAPMTアレイ検出器の試験を実施。 不感領域の少ない連続イメージを確認 • EUSO-Japan 先行してPhase-B実施中おわり