気球搭載型CALET プロトタイプ(bCALET-2)による電子・ガンマ線観測(大気球研究報告)  [in Japanese] Observation of electrons and gamma-rays with a balloon-borne CALET prototype (bCALET-2)  [in Japanese]

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Abstract

我々は,国際宇宙ステーション日本実験棟(きぼう)での高エネルギー宇宙線観測により,近傍加速源の発見や暗黒物質の探索を目指すCALorimetric Electron Telescope(CALET)の気球搭載型プロトタイプ観測装置(bCALET)を開発し,bCALET-1(2006 年)とbCALET-2(2009 年)の2 回にわたり観測実験を実施した.これらの観測は,CALET の先駆的観測として大気上層における電子・ガンマ線フラックスを求めることにより,観測装置の性能検証を行うことを目的としている.CALET の1/2 スケールモデルであるbCALET-2 は,入射粒子の飛跡を可視化するための解像型カロリメータ(IMaging Calorimeter : IMC)と,入射粒子のエネルギーを測定するための全吸収型カロリメータ(Total AbSorption Calorimeter : TASC)から構成され,1 - 100 GeV の領域で,電子・ガンマ線の識別とエネルギー測定が可能である.気球観測は2009 年8 月27 日,北海道のJAXA 大樹航空宇宙実験場で行われ,高度35 km における約2.5 時間の観測の結果,約12,000 例の宇宙線イベントを取得した.加速器実験やシミュレーション計算の結果を用いた,エネルギー較正,飛跡再構成,バックグラウンド除去などのデータ解析により,電子・ガンマ線それぞれについてエネルギースペクトルが求められている.この結果は,bCALET-1 やBETS(1998 年)などのこれまでの観測結果や計算に基づく予測値ともよく一致しており,今後のCALET の開発において大きな意義を持つ.

We carried out the balloon experiments using CALET (CALorimetric Electron Telescope) proto-type detectors in May 2006 (bCALET-1) and August 2009 (bCALET-2) for verification of the detector performance and the capability of measuring cosmic rays at high altitude. The bCALET-2 instrument for observing the electrons and the gamma rays at energies in 1-100 GeV, is composed of an imaging calorimeter, consisting of 4096 scintillating fibers with a total of 3.6 radiation lengths of tungsten plates, and a total absorption calorimeter, consisting of crossed 60 BGO logs of 13.4 radiation lengths depth. The bCALET-2 was launched from the Taiki Aerospace Research Field, Japan Aerospace Exploration Agency, in Hokkaido, and flew successfully for 2.5 hours at a level altitude of 35 km. In this paper, we will present the spectra of electrons and gamma rays in the energy range of 1-100 GeV measured by bCALET-2, compared with our previous observations, bCALET-1 and BETS. The detector performance is studied by comparing with the simulations, and the cosmic ray fluxes, which are compatible with previous experiments, are successfully obtained.

Journal

  • JAXA research and development report

    JAXA research and development report JAXA-RR-11-008, 17-46, 2012-03

    Japan Aerospace Exploration Agency

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    110009477742
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AA1192675X
  • Text Lang
    JPN
  • ISSN
    13491113
  • Data Source
    NII-ELS 
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