JAXA Repository / AIREX 未来へ続く、宙(そら)への英知
46714003.pdf1.01 MB
Other TitlePrimary proton and muon spectra deduced by atmospheric gamma rays observed with emulsion chambers
Author(jpn)吉田 健二; 小林 正; 古森 良志子; 西村 純
Author(eng)Yoshida, Kenji; Kobayashi, Tadashi; Komori, Yoshiko; Nishimura, Jun
Author Affiliation(jpn)神奈川大学 工学部; 青山学院大学 理工学部; 神奈川県立保健福祉大学; 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部
Author Affiliation(eng)Kanagawa University Faculty of Engineering; Aoyama Gakuin University College of Science and Engineering; Kanagawa University of Human Services; Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science
Issue Date2004-03
PublisherJapan Aerospace Exploration Agency (JAXA)
Publication title大気球研究報告
Research Reports on High Altitude Balloons
Start page41
End page55
Publication date2004-03
AbstractPrimary cosmic-ray proton spectrum is one of the most important quantities to interpret cosmic-ray phenomena inside the atmosphere. Recently proton measurements are attracted more attentions to estimate the absolute flux of atmospheric neutrinos which is important to make more precise analysis of the neutrino oscillations being performed with Super-Kamiokande. Similar attention is also paid to the observations of the absolute flux of muons which are the partners of neutrinos. Atmospheric gamma-ray spectra from 30 GeV to 10 TeV have been observed with total exposure of 6.46 m(sup 2) sr day using emulsion chambers at balloon altitude. Atmospheric gamma rays at high altitude of several g/cm(sup 2) are almost produced by a single interaction of primary cosmic rays, and useful to estimate the primary proton flux and to interpret the various cosmic-ray phenomena inside the atmosphere. Using the atmospheric gamma-ray spectra, primary proton spectrum in the energy range of 300 GeV to 30 TeV was deduced, assuming an appropriate hadronic interaction model. This spectrum fills a gap in the currently observed proton spectra. Since charged pions are produced almost two times of neutral pions, the muon flux can also be deduced at high altitude from the gamma-ray spectra without referring to the primary cosmic-ray flux or hadronic interaction models. The muon spectrum deduced by taking into account of the effect of decay of muon and K meson is presented, and it is compared with the observed data.
宇宙線の1次陽子のスペクトルは大気中の宇宙線現象を理解する上できわめて大切な量であり、これまで多くの観測が行われてきた。最近では、ニュートリノ振動の詳しい解析のために大気中で発生するニュートリノの絶対値の推定に必要であり、1次宇宙線のスペクトルの精密観測に対して多くの関心がもたれるようになってきた。宇宙線中の高エネルギー電子のエマルション・チェンバーによる観測は1968年から1998年にわたって13回の気球観測で行なわれてきた。このエマルション・チェンバーでは電子の観測と同時に大気中で発生するガンマ線についても詳しく観測を行って来ている。ガンマ線の観測に使用した全有効露出量は6.46m(sup 2)-sr-dayで、30GeVから10TeVの範囲で大気ガンマ線エネルギースペクトルを得ることに成功している。大気ガンマ線の観測は1次電子の大気効果補正に重要であると同時に、1次宇宙線の絶対強度や上空のミューオンスペクトルの推定を行うことが出来る。この論文では、観測されたガンマ線強度から核相互作用モデルとしてFritiof-ver7.02を仮定して、他の観測器では測定が難しい300GeVから30TeVにいたる1次陽子のスペクトルを導き出し、また100GeV領域におけるミューオン強度を推定した結果について報告する。
DescriptionJAXA Research and Development Report
Keywordsatmospheric gamma ray; primary proton; primary cosmic ray; nuclear emulsion; muon spectrum; balloon; energy spectrum; scintillation counter; 大気ガンマ線; 1次陽子; 1次宇宙線; 原子核エマルジョン; ミューオンスペクトル; 気球; エネルギースペクトル; シンチレーションカウンター
Document TypeTechnical Report
JAXA Category研究開発報告
Report NoJAXA-RR-03-001

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