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研究紹介
 フェルミ衛星
 フェルミ宇宙ガンマ線望遠鏡


フェルミ・ガンマ線望遠鏡は日米欧の国際協力により開発されたガンマ線天文衛星です。 2008年に打ち上げられて以降、高エネルギーガンマ線の波長領域(20MeV〜300GeV *)で全天サーベイ観測を続けています。 この衛星には、大面積ガンマ線望遠鏡(LAT)と呼ばれる主観測装置と副装置であるバースト監視装置(GBM)が搭載されています。 その結果、これまでに、パルサー・活動銀河核・ガンマ線バースト・超新星残骸等からのガンマ線を検出し、宇宙の高エネルギー現象を理解するのに重要な観測成果を上げています。 日本グループは、LATチームに参加し、広島大学、ISAS/JAXA、東京工業大学、早稲田大学、東京大学、名古屋大学、京都大学、そして我々茨城大学に所属する研究者と、 日本の研究機関からスタンフォード大学に移り教職員として活躍している研究者が緊密に協力し、データ解析、バースト監視や望遠鏡の較正などに活躍しています。 最近の成果やプレス・リリース等、詳しくは、 日本フェルミ衛星グループのホームページを参照してください。 茨城大学では、超新星残骸や活動銀河核等の大規模な粒子加速が行われている天体を中心に研究を続けています。 また、より多くの情報を天体から引き出すために、赤外線・電波グループとも連携して研究を進めています。

 * 1MeV = 1メガエレクトロンボルト = 100万電子ボルト、1GeV = 1ギガエレクトロンボルト = 10億電子ボルト

 CTA(Cherenkov Telescope Array)
次世代超高エネルギーガンマ線天文台CTA (Cherenkov Telescope Array)


CTA計画は、100台近くの解像型大気チェレンコフ望遠鏡を3-10 km2の領域に敷き詰めた大規模な超高エネルギーガンマ線(TeVガンマ線*)天文台を建設し、現在の望遠鏡の10倍深い感度を達成し、エネルギー領域を数10 GeVから100 TeV領域(現在稼働中のものは約100 GeV から約10 TeV)までカバーすること(図を参照)を目指す国際共同実験です。現在、銀河系内外に100以上のTeVガンマ線源が発見されていますが、CTAが実現すれば、1000を超える天体が期待できます。また、単に天体数だけでなく、CTA から得られる科学的成果は銀河系内外の様々な高エネルギー天体、宇宙線、可視赤外宇宙背景放射と銀河形成進化、さらには暗黒物質や量子重力理論の検証などの基礎物理にいたるまで、十分に期待されます(詳細はCTA-Japan Web Page)。現在、本格的な建設を始める前の試作望遠鏡の開発・建設が急ピッチで進んでいます。その開発を元に、2015年頃から本格的な建設が始まり、2020年から、すべての望遠鏡によるフル観測を行う予定です。日本チームでは、大型鏡を持つMAGIC望遠鏡の開発に携わった日本人メンバーの経験を生かして、CTAの大型望遠鏡の開発を集中的に進めています。茨城大学では、その中でも望遠鏡焦点面に用いる光検出器およびその後段に取り付けられるエレクトロニクスの開発、反射鏡を構成する分割鏡の開発等を中心に研究を進めています。

 * 1GeV = 1ギガエレクトロンボルト = 10億電子ボルト、1MeV = 1テラエレクトロンボルト = 1兆電子ボルト

コンプトン型ガンマ線カメラ γI(ガンマアイ)
コンプトン型ガンマ線カメラγIの原理(左図)とプロトタイプによる測定(右図)
   
東日本大震災での原子力発電所事故によって東日本各地に137Csを代表とする多量の放射性物質が飛散しました。137CsなどのSubMeV領域のガンマ線の到来方向を検出する方法としては、「コンプトン散乱による反跳電子と散乱γ線を同時に計測するコンプトンカメラ」が提唱されています。現在国内外で、半導体検出器やガス検出器を使用したコンプトンカメラの開発が行われています。しかし、これらは放射能の高い局所的な場所を特定することは可能ですが、1μSv/h以下の低レベル放射能汚染を特定することは困難です。そこで、γI計画では、CsI結晶シンチレータを用いて、低レベルの放射能汚染を5度以内の角度分解能で測定する新しいガンマ線イメージング装置を開発しています。容易にサイズを調節できるCsI結晶シンチレータをいくつも並べることにより、大有効面積を実現し、比較的放射線源の強度が弱くても短時間で到来方向を決定することができます。現在プロトタイプを製作し、屋外でのフィールドワークによる測定を実施しています。
  茨城大学 理学部 高エネルギー宇宙物理研究室