Azimuthally controlled observation of heavy cosmic-ray primaries by means of the balloon-borne emulsion chamber

Abstract

An emulsion chamber with the area of 1.22 sq m on board the balloon at an atmospheric depth of 8.9 g/sq cm for 15.8 h has been exposed, which has been azimuthally controlled within the accuracy of delta phi = 0.5 deg. With use of the east-west asymmetry effect of arriving cosmic-ray primaries, the energy spectra for individual elements can be obtained in the kinetic energy range from a few GeV/nucleon up to approximately 15 GeV/nucleon. The energy spectra obtained by the opening-angle method is also presented for the higher energy region, 5 to 1,000 GeV/nucleon, for the elements not lighter than silicon. It is found that the energy spectra obtained by the former method continue smoothly to those obtained by the latter, indicating that the energy determination using the opening-angle method is performed correctly. The present results are also compared with those obtained by the previous work. It is found that the iron flux is in nice agreement with that obtained by the previous observation, the differential spectral index being constant, approximately 2.5, up to a few TeV/nucleon, while in the case of silicon component, it is approximately 2.7 for 10 to 1,000 GeV/nucleon in this work, significantly harder than the previous one, approximately 2.9. The flux of sub-iron component and its abundance ratio to the iron component are also reported. It is found that the abundance ratio of (Z = 21 - 25)/iron is slightly less than those obtained previously in the higher energy region, approximately greater than 100 GeV/n.

面積1.22平方メートルのエマルジョン・チャンバーを、大気深度8.9g/平方センチメートルのバルーン上で15.8時間露出した。チャンバーは、方位角△φ=0.5度の精度で制御した。到達1次宇宙線の東西非対称効果を使い、数GeV/核子から約15GeV/核子までの運動エネルギー範囲で、個々の要素のエネルギースペクトルを得ることが出来た。また、5-1000GeV/核子の高エネルギー領域でオープン・アングル法を用い、シリコンより軽くない元素に対するエネルギースペクトルを提示した。かっての方法で得られたエネルギースペクトルは、後者の方法で得たエネルギースペクトルに、スムースにつながることがわかった。これは、オープン・アングル法を用いたエネルギー測定法が、正確に行われたことを示している。また、この結果を、以前の研究と比較検討した。鉄のフラックスが、以前の観測で得られた値と、良く一致することがわかった。数TeV/核子まで、差分スペトル指数は約2.5 で一定であり、それに対し、シリコン成分の場合は、この研究では、10-1000TeV/核子に対し、指数は約2.7であり、以前の約2.9より著しく硬い。また、鉄の副成分のフラックスと、その鉄成分に対する過剰率を報告した。過剰率[Z=21-25]/鉄が、かって高エネルギー領域(約100Gev以上)で得られた値より、いくらか低いことを発見した。