GRAINETĕĚĽƁƏƘžƒƃƇƕżŤţľ¿ÉĠĞğġĝ

ĤĪĩĝĢĜģ

Gamma-Ray Astro-Imager with Nuclear Emulsion


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and GRAINE collaborationÃtLPĻISAS/JAXAĻ;7]LPĻ
`_³ÄLPĻp½ÙLPĻQĀULP

B01:ĽóėçeƁƏƘžƒƃ%>ŕĈ¸ľĹ&ăŗŕţƈƒŰƘŴƐƖphoto : GRAINE 1st flight (2011) @ JAXALÛÊQRTĕG
13年12月8日日曜日

(Eγ>1GeV)

1873 sources
13年12月8日日曜日

超新星残骸(宇宙線起源?)
SNR W440.5°

Abdo et al., Science, 2010
Color : 2-10GeV gamma-ray (Fermi LAT)
Contour : IR(Spitzer)

未同定天体の謎

Unknown
31%→天体密集域に多数存在
13年12月8日日曜日

偏光観測(放射機構の解明)

CrabA. J. Dean, et al., Science, 2008
INTEGRAL

'0"#

13年12月8日日曜日

2O(ŨƉƓŴƐƖ)Microscopic view
10microne+/-Gamma-raye-/+ŨƉƓŴƐƖƇŤƓƋŕđA
Gamma-ray◎少ない通過物質量Emulsion
Plasticbase

Emulsion
13年12月8日日曜日◎優れた空間分解能e-e+0.3mm(0.002Xo)◎軽量◎大面積化可能◎安価ūƖƉÖĚæe&çÚ
SPring-8 LEPSUVSORGRAINE2011
Zenith:0-47deg(Preliminary)
Gr
ai

nbyg

Fermi-LATrai(P7SOURCE_V6)

n

Kin
em
a'cal
*l

GRAINE(MC)

imit

Back
Total
Front

emulsion film(70,180,70)

1film
2films3films100MeV
13年12月8日日曜日

1GeV

10GeV

100GeVAbdo et al., Science, 2010

Color : 2-10GeV gamma-ray (Fermi LAT)
Contour : IR(Spitzer)

Fermi.LATĺW44

P¹$³0.5deg

GRAINE(MC)*1.10GeV&()
$Spitzer(4.5μmñJ)ŕŽƘŷŢ»őŉŏŴƊƏƔƘŴƐƖ

3Flight(17day)ºhŕå§
7
13年12月8日日曜日

!.%+*-/13年12月8日日曜日

1,-/

Microscopic*view*of*a*pair*crea'on

γ

Yγ

æω
X

emulsion

293µm

1micronTAC
base

0.002Xo

方位角分布(DATA)
Preliminaryemulsion

SPring-8直線偏光ガンマ線ビーム

3.5σで実証13年12月8日日曜日

エマルションガンマ線望遠鏡
γConverter
Emulsion + Copper foil

e- e+Timestamper
Multi-stage shifter

Calorimeter
Emulsion + metal plate

Attitude monitorěĚğĞįĠ*εtrans*εconv*εdetStar camera

Fermi LATGRAINE
x1/6
Angular resolution@100MeV 6.0deg (105mrad)1.0deg (17mrad)@1GeV

Energy range
Polarization sensitivity
Eﬀective area @ 100MeV@ 1GeV

Dead time
13年12月8日日曜日

0.90deg (16mrad)

x1/9

0.1deg (1.7mrad)

20MeV - 300GeV 10MeV - 100GeV
NoYes
x8
0.25m22.1m2 *
0.88m2x3

26.5μsec(readout time)

2.8m2 *

Dead time free

GRAINE ロードマップ• 2011年6月8日, 大樹航空宇宙実験場(北海道), JAXA大気球実験
口径面積：12.5cm x 10cm, フライト時間：4.3時間 (1.6時間@35km)– 各構成要素の動作・性能実証、及び連動実証– 大気ガンマ線の実測

OPERAƇŤƓƋ(ÿœD2O *ƇŤƓƋ)• 2014年度(予定), アリススプリングス(豪), JAXA国際大気球実験
口径面積：2500cm2, フライト時間：1日– 既知のガンマ線天体の観測試験– 最高解像度での撮像• 2015年度口径面積：10m2, フライト時間：7日間を繰り返す
フィルム総面積~1500m2/フライト– 科学観測開始
13年12月8日日曜日

TARF
8th June 2011
5:05

Flight pathLevel flight
20km

9:36

7:14

8:50

5:05
13年12月8日日曜日

9:24

Duration : 4.3hours
Level :1.6hours

ZY(5mm)2 x10films X
2x104tracks
13年12月8日日曜日

ZYX
13年12月8日日曜日

ZYX
13年12月8日日曜日

10.0cm

Eγ>50MeV|tanθproj|<1.012.5cm

153eventsReliability 97%
13年12月8日日曜日

Zoom up

13年12月8日日曜日

ūƖƉÖ
Event** :*71*6923485
Start** :*#7θincident* :*9.748*[deg]pβ1(b)* :*60*+20*.12*(25%)*[MeV/c]pβ2(9)* :*32*+**9*.**6*(22%)*[MeV/c]
Eγ* :*92*+22*.13*(+24%*.14%)*[MeV]í#73.15mm

0.077mm

13年12月8日日曜日#12O

œĉoFŢłŠķKŴƇŷƘĸ
~sea level12hours
2stages)

RMS

1.5s

Efficiency98%

Reliability97%hour))

min.
)))

sec.

S.Takahashi et al., Nucl. Instr. And Meth. A, 620 (2010) 192-195\Œŀ®ðĄĻėŀØƗæe&çÚŢśŎŨƉƓŴƐƖƇŤƓƋŃŞr→ü.ĄĊĻėēnĻė-°ĻLđÈ08Ú
ŴƖƈƓŒrĻűƖƆŮžĻöĄĻėĐCâĻ¥ïĐ+ĻŽźſŷťƋƇƒƘ
13年12月8日日曜日

Establishment of timestamp technique
H.Rokujo, et al., NIM A, 701 (2013)@GRAINE2011“Multi-stage shifter” 1st model

Track rate mesurement@35kmexcess(6.6σ)

Detection ofhadron events
Aperture area: 12.5 x 10 cm2•Correct operation during whole observation time
•Giving time info. to all penetrating tracks•Detection of hadron shower tracks by timing and 3D spatial analysis•Time resolution: 0.15 sec
13年12月8日日曜日

  

13年12月8日日曜日

285683

111

139Exposure167 [cm2*hour]Hadron induced event
Ev : 2438038
Eγ : 45+33-10[MeV]θγ : 46.61[deg]7:18:34.5 (JST)Δt=+-0.5s
Convergence
1.2cm x 1.2cmx 16films

Pointing accuracyΔθspace : 0.65deg(0.0114rad)
13年12月8日日曜日

ūƖƉÖĚŷťƋŵŷƖƈÏe
RMS : 0.21[sec]Preliminary

Eγ : 45-245[MeV]θγ : 0-47[deg]-0.8
13年12月8日日曜日

-0.4

00.4

0.8

Δt[sec]GRAINE ロードマップ• 2011年6月8日, 大樹航空宇宙実験場(北海道), JAXA大気球実験
口径面積：12.5cm x 10cm, フライト時間：4.3時間 (1.6時間@35km)– 各構成要素の動作・性能実証、及び連動実証– 大気ガンマ線の実測• 2014年度(予定), アリススプリングス(豪), JAXA国際大気球実験
口径面積：2500cm2, フライト時間：1日– 既知のガンマ線天体の観測試験– 最高解像度での撮像• 2015年度口径面積：10m2, フライト時間：7日間を繰り返す– 科学観測開始

ƇŤƓƋÕđÈ~1500m2/ƇƑťž
13年12月8日日曜日

Ę>Âőŕ!:Ĉ¸KŴƇŷƘĚƇƑťžƍŽƓ

12.5cm2011ƍŽƓ
13年12月8日日曜日

10cm

ƍŽƓ
6iđÈĚ: 2500cm2*È(¬)ƛ5L

M²AƜũƘŵžƑƒţ
Alice*Springs
×eƛ.23°40’
Ôeƛ133°50’EýĆäăºhMĒæ45e1115
5:05(NT)(.0:30(JST))

á

Vela
äă#6.5ĉ(1:50.8:20)

6.5ĉŕå§œŝş5σŐ%8Ú
13年12月8日日曜日

²ėeŐŕQRÖµŹƎƘƋÎO´rƔƘž§Su£Ĉ¸ėeƝ40km

Models for prompt neutrino fluxesĺCR proton
ĺ→charmĺ→prompt νűƖƅƘŷƘŪƕƒƘƌƘŷƘGRAINE2014ŐŕŹƎƘƋ´rj
コンバーターカロリーメーター
13年12月8日日曜日

1972 XÎO¸ã
1980’s FNAL E653 etc〜10個〜102個

QRÖŹƎƘƋ´rƔƘž(T§)→prompt νŕpredictionœfeedbackまとめと展望• B01:「超高解像度ニュートリノ検出器の開発」

高い空間分解能を最大限に活かすアプリケーション
気球搭載エマルションガンマ線望遠鏡(GRAINE実験)‒ 超新星残骸からのガンマ線イメージング‒ 天体密集領域の高感度観測‒ ガンマ線偏光測定• 2011年、初気球実験を実施- 上空でのガンマ線検出→時間情報付与(δt~0.1秒)→姿勢決定→イベントポインティングを確立。
• 2014年豪州でのフライトに向けて準備進行中。
- 高感度フィルムを全面的に導入する。
- Velaの検出、最高精度での結像を目指す。

13年12月8日日曜日