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宇宙线物理学 アジア

标高4300尘の羊八井高原から宇宙线の起源を探す

川田和正
KAWATA Kazumasa

宇宙线研究所 准教授

谜の天体「ペバトロン」の候补を発见

中国チベット自治区の羊八井（ヤンパーチン）高原で、宇宙から降り注ぐ高エネルギーの放射线「宇宙线」の観测をしてきました。首都ラサから约90办尘北西に位置する、标高4300尘の高地です。観测で得られたデータを使って、宇宙线の発生源を突き止めるための解析を行いました。

宇宙线は地球の大気圏に入ると、大気中の窒素などと衝突して次々に枝分かれし、大量の子供の粒子を作ります。これが「空気シャワー」です。これらの粒子は大気の中で次々にエネルギーを失い消灭するため、より多くの粒子を検出器で捉えられる高地に観测装置を设置しました。

私が初めて羊八井に行ったのは1999年。以来10年以上にわたり何度も足を运びました。标高约3600尘のラサで体を惯らした后に、车で约2时间かけて向かうのですが、最初は高山病になり1週间くらい动けませんでした。広大な羊八井高原には、空気シャワー観测装置约600台が碁盘目状に并んでいます。装置の心臓部である光センサーは経年変化するため、ナノ秒以下の単位での较正が必要です。现地では主にメンテナンス作业を行ってきました。

羊八井で2014年から2017年に収集されたデータを解析したところ、0.4词1ペタ电子ボルト（笔别痴）の最高クラスのエネルギーを持つガンマ线を23个発见しました。1笔别痴は人の目で见える可视光の1000兆倍のエネルギーで、分析の结果、これらのガンマ线の到来方向が、天の川银河に沿って広がっていることが分かりました。1笔别痴以上の宇宙线が吹き溜まりのように集まり、星间ガスと衝突して出てきたガンマ线を捉えたと考えられ、

宇宙线の起源を突き止める

これまでの宇宙线の観测と理论的な予测から、エネルギーが笔别痴クラスの宇宙线は银河系内で生まれたというのが定説でしたが、証拠がありませんでした。発生源の天体を特定するためには、宇宙线の到来方向を调べればよさそうですが、これが困难です。宇宙线は电荷を帯びているため、进行方向は宇宙空间の磁场によって曲げられ、どこから来たのか分からないからです。そこで、私たちは宇宙线の中でもガンマ线に注目しました。ガンマ线は电荷を持たないため、真っすぐ进みます。天体で加速された宇宙线が、周りの星间物质などに衝突して発生したガンマ线を観测することで、间接的に宇宙线の起源天体を探し出そうという戦略です。

ぺバトロンを恐竜に例えると、现在はその足跡が见つかった段阶です。次は「恐竜」そのものを突き止めたいです。星の爆発后に残る天体「超新星残骸」の一部から、高エネルギーガンマ线が出ていることも発见しましたが、まだ候补の一つにしか过ぎません。宇宙线研究所では今、チベットからは见えない南天を调べるために、南米ボリビアで観测を始めました。南半球からは银河の中心部の「超巨大ブラックホール」の周辺も観测でき、今度こそホンモノの「恐竜」を発见できるのではないかと期待しています。