京大、新型の宇宙線望遠鏡を開発 極高エネルギー宇宙線の観測に成功

2020年3月3日 19:59

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今回の研究のイメージ図(c) Ryuunosuke Takeshige and Toshihiro Fujii (Kyoto University)

今回の研究のイメージ図(c) Ryuunosuke Takeshige and Toshihiro Fujii (Kyoto University)[写真拡大]

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 京都大学は2月28日、藤井俊博特定助教が研究代表を務める国際共同研究グループが、新型宇宙線望遠鏡によって極高エネルギー宇宙線の観測に成功したことを発表した。

【こちらも】東大宇宙線研究所などが観測のガンマ線バースト、従来の10倍以上のエネルギーを確認

■宇宙線

 宇宙線は宇宙からやってくる粒子のことだ。恒星などの天体は、光子や陽子、中性子などの粒子を絶えず放出している。

 例えば太陽も、宇宙線を大量に出している。目に見える可視光線だけではなく、人間の身体の奥深くに入ってがんを引き起こす原因となる、高エネルギーの光子(紫外線やガンマ線)も放出している。

 太陽からやってくるニュートリノは、人間の親指の爪程度となる面積が、毎秒1000億個も通過している。しかしニュートリノは他の物質とほどんど相互作用しないため、影響はない。1000億個のうち、親指の中の素粒子とぶつかるのは平均でたった1個だ。

 精密にできている人間の身体にとって、ずっと危険なものは陽子や原子核などより質量が大きい荷電粒子だ。

 高エネルギーの陽子は、人体に多大な影響を与えることがあり、宇宙飛行士は特別な対策を取る必要がある。地球はつねに何億何兆もの宇宙線がぶつかってきており、それらの粒子は、大量のエネルギーを持っている。

 宇宙線の粒子はどのくらいの速さで飛んでくるのだろうか?地球上の加速で作られた粒子の最高記録は、約10テラ電子ボルト(1テラ=10の12乗)程度である。

 これはゆっくり走っているスクールバス1台の運動エネルギーに相当する。地球にやってくる宇宙線では、この程度のスピードのものはざらにある。このくらいのエネルギーの粒子は、1平方メートル当たり1秒間に1個くらいのペースで大気にぶつかっている。

 地球に衝突する粒子で観測史上最高のエネルギーは、10の20乗電子ボルト以上、加速器で作られた最高粒子の200万倍である。

 そして、驚くべきことにこのようなエネルギーの高い粒子を発生させることの出来る現象は、宇宙のどのにもまだ見つかっていない。

■新型宇宙線望遠鏡

 今回の研究で開発した望遠鏡は、極高エネルギー宇宙線の観測に特化した設計となっている。また、遠隔操作により自動的に観測をおこなうことが可能だ。これにより、この望遠鏡を等間隔に並べてより広範な範囲で極高エネルギー宇宙線の観測を行う計画の実現を目指している。

 本研究内容は、1月23日にヨーロッパの国際学術誌「Astroparticle Physics」のオンライン版に掲載された。(記事:創造情報研究所・記事一覧を見る

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