ฏ੒ 29 ೥౓ɹम࢜࿦จ

Cherenkov Telescope Array େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬౥ࡌޫిࢠ૿ഒ؅ͷ‫ܦ‬೥มԽͷ‫ڀݚ‬

Study of the aging eﬀect of the photomultiplier tube
for the CTA Large Size Telescope౦‫ژ‬େֶେֶӃཧֶ‫ڀݚܥ‬Պ෺ཧֶઐ߈खౢ‫ࣨڀݚ‬म࢜՝ఔ ೋ೥
ֶ੶൪߸ 35-166040

ᓎҪॣհ
2018 ೥ 1 ݄ 30 ೔֓ཁӉ஦ʹ͸ɺ஍‫Ͱ্ٿ‬͸౸ఈ࠶‫͢ݱ‬Δ͜ͱͷෆՄೳͳ‫͕ڥ؀ݶۃ‬ଘࡏ͢Δɻྫ͑͹ύϧαʔͷ࣓৔͸ 108 T ఔ౓ͱߟ͑
ΒΕ͓ͯΓɺ͜Ε͸஍‫࡞Ͱ্ٿ‬ΕΔ࠷େͷ࣓৔ 100 T ͷඦສഒʹ૬౰͢Δɻఱͷ઒ۜՏͱҟͳΔۜՏͰ͸ɺͦͷத৺ʹଠཅͷ 107 -109 ഒͷ࣭ྔΛ࣋ͭϒϥοΫϗʔϧ͕ଘࡏ͠ɺ૬ର࿦తͳ଎౓Λ࣋ͭδΣοτͷੜ੒ʹؔ܎͍ͯ͠Δͱߟ͑ΒΕ͍ͯΔɻ͜ͷΑ͏ͳ‫Ͱڥ؀ݶۃ‬͸ɺՙిཻࢠ͕ΤωϧΪʔΛಘͯి࣓৔ͷ์ࣹ΍χϡʔτϦϊͷੜ੒Λ͍ͯ͠Δ
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͕൑໌ͨ͠ɻ͜ͷ૿Ճ͸ϔϦ΢Ϝ͕ΨϥεΛಁաͯ͠ޫిࢠ૿ഒ؅಺෦ʹ৵ೖͯ͘͠Δ͜ͱʹ‫ى‬Ҽ͢Δ΋ͷͱߟ͑ΒΕΔɻҰํͰɺ໷ޫ‫ڥ؀‬Λ࠶‫ͨ͠ݱ‬ଌఆͷ݁Ռʢ࡛‫ۄ‬େӬ٢ࢯʣ͔Β͸ɺޫిࢠ૿ഒ‫૿Ͱ׭‬෯ͨ͠ిՙྔʹରԠͯ͠Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰͕‫ݮ‬গ͢Δ͜ͱ͕൑໌ͨ͠ɻ͔͜͠͠ͷ‫ݮ‬গʹ͸ɺఀཹ஋ͱͯ͠ 6-9 × 10−5 ఔ౓ͷ஋͕ଘࡏ͢Δɻ͜ͷ݁Ռ͔ΒɺΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷ‫ݮ‬গ͕ԿΒ͔ͷ‫ݪ‬ҼͰ཈੍͞Ε͍ͯΔ͜ͱ͕Θ͔Δɻ͜ͷ‫ݪ‬Ҽ͸໌Β͔ʹͳ͓ͬͯΒͣɺఀཹ஋ͷେ͖͞ʹΑͬͯ͸େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ͷӡ༻ʹӨ‫ڹ‬Λ‫͢΅ٴ‬Մೳੑ͕͋ΔɻͦͷͨΊɺΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰‫ݮ‬গͷఀཹ஋ʹؔͯ͠͞ΒͳΔௐ͕ࠪඞཁͰ͋Δͱ݁࿦ʹࢸͬͨɻ

iii

໨࣍

ୈ1ষ

ং࿦

1

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ը

3ΨϯϚઢఱจֶ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.1.1

ΨϯϚઢͷ์ࣹ‫ ߏػ‬. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.1.2

ΨϯϚઢఱจֶ͕ର৅ͱ͢Δఱମ

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

2.1.3

ΨϯϚઢ‫ݕ‬ग़‫ݪ‬ཧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

2.1

2.2

Cherenkov Telescope Array ‫ܭ‬ը . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.1

ୈ3ষ

3.1

3.2

3.3

ୈ4ষ

4.1

4.2

େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ ڸ‬. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ‫ܦ‬೥มԽͷଌఆ

21ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ‫ݪ‬ཧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

3.1.1

ޫిࢠ૿ഒ؅ͷߏ଄ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

3.1.2

ޫిࢠ૿ഒ؅ͷಈ࡞‫ݪ‬ཧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

3.1.3

ޫిࢠ૿ഒ؅ͷಛੑྔ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

‫ܦ‬೥มԽͷଌఆ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

3.2.1

ଌఆͷ໨త . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

3.2.2

ଌఆ‫ ܥ‬. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

3.2.3

ଌఆ߲໨ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28ղੳํ๏ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

3.3.1

Ұޫిࢠͷฏ‫ిۉ‬ՙྔͷղੳ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

3.3.2

Ξϑλʔύϧεͷղੳ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

݁Ռ35Ұޫిࢠଌఆͱͦͷ҆ఆੑ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35

4.1.1

Ұޫిࢠଌఆͷ೾ߴ෼෍ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35

4.1.2

Ұޫిࢠฏ‫ిۉ‬ՙྔͷਪҠ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

4.1.3

ฏ‫ۉ‬೾ߴͷਪҠ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42

4.1.4

ฏ‫ిۉ‬ՙྔͷ෼෍ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45

4.1.5

ฏ‫ిۉ‬ՙྔͷൺֱ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

4.1.6

ฏ‫ిۉ‬ՙྔൺͷൺֱ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

4.1.7

DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷԹ౓ਪҠ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

4.2.1

50

Ξϑλʔύϧε౸དྷ࣌ؒ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

iv

໨࣍

ୈ5ষ

5.1

4.2.2

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53

4.2.3

Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

73
77

ٞ࿦
ଌఆ‫ܥ‬ͷ‫ܥ‬౷‫ࠩޡ‬ͷٞ࿦

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.1.1

DRS4 ͷԹ౓ґଘੑ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.1.2

ͦͷଞͷ‫ݪ‬Ҽͷਪଌ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

77

5.2

Ξϑλʔύϧε౸དྷ࣌ؒͷղऍ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

81

5.3

Ξϑλʔύϧεޫిࢠ਺ͷղऍ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

82

5.4
ୈ6ষ
ँࣙ

5.3.1

200 ns ͔Β 400 ns ʹ෼෍͢ΔΞϑλʔύϧε

5.3.2౸དྷ࣌ؒ͝ͱͷޫిࢠ਺෼෍ͷࠩΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷকདྷ༧ଌ݁࿦

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
89
91

v

ਤ໨࣍

1.1

TeVCat Χλϩάͷఱମ෼෍ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.2

Fermi Ӵ੕ 3FGL Χλϩάͷఱମ෼෍ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2.1

π 0 ่յʹΑΔΨϯϚઢͷ‫਺ݸ‬෼෍ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.2௒৽੕࢒֚ͷΨϯϚઢ‫؍‬ଌγϛϡϨʔγϣϯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

2.3

ύϧαʔͷ࣓‫ݍؾ‬Ϟσϧ

2.4

GRB ଈ࣌์ࣹ‫ܧ‬ଓ࣌ؒͷ෼෍ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.5

Hillas ύϥϝʔλͱεςϨΦ‫؍‬ଌ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.6

CTA ๺൒‫ٿ‬αΠτ‫׬‬੒༧૝ਤ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.7

େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ͷ‫׬‬੒༧૝ਤ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

2.8

େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬য఺໘‫ݕ‬ग़‫ث‬ͷ֓‫ ؍‬. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

2.9

τϦΨʔϨʔτͱΞϑλʔύϧεͷؔ܎ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

3.1

ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ಺෦ߏ଄

3.2

େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫૿ࢠిޫ༻ڸ‬ഒ؅ͷྔࢠޮ཰ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

3.3

େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫૿ࢠిޫ༻ػ߸ॳڸ‬ഒ؅ͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷਪҠ . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

3.4

ଌఆ‫ܥ‬ͷ֓ཁਤ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

3.5

DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͱ 7dynode-PMTʢR12992-100ʣ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.6‫ޫݮ‬ϑΟϧλ‫཰ޫݮ‬ͷଌఆ݁Ռ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

3.7

Ұޫిࢠଌఆͷ೾ߴ෼෍ͷྫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

3.8

‫܁‬Γฦ͠ਪఆ๏ͷྫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31

3.9

ϝΠϯύϧε‫ޙ‬ͷΞϯμʔγϡʔτͱฏ‫ۉ‬೾‫ ܗ‬. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

3.10

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍ͷҰྫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

4.1

Ұޫిࢠଌఆͷ೾ߴ෼෍ 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.2

Ұޫిࢠଌఆͷ೾ߴ෼෍ 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.3

Ұޫిࢠଌఆͷ೾ߴ෼෍ 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.4

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ిۉ‬ՙྔͷਪҠ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

4.5

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ిۉ‬ՙྔͷਪҠ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40

4.6

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ిۉ‬ՙྔͷਪҠ 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

4.7

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ۉ‬೾ߴͷਪҠ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42

4.8

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ۉ‬೾ߴͷਪҠ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43

4.9

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ۉ‬೾ߴͷਪҠ 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44

4.10

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ిۉ‬ՙྔͷ෼෍ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

vi

ਤ໨࣍

4.11

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ిۉ‬ՙྔͷ෼෍ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46

4.12

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ిۉ‬ՙྔͷ෼෍ 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47

4.13

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ిۉ‬ՙྔͷൺֱ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

4.14

ೋेޫిࢠଌఆͷฏ‫ిۉ‬ՙྔൺͷਪҠ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49

4.15

DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷԹ౓มԽ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4.16Ξϑλʔύϧε౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

4.17

Ξϑλʔύϧε౸དྷ࣌ؒ෼෍ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

51

4.18

Ξϑλʔύϧε౸དྷ࣌ؒ෼෍ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

52

4.19

Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-શ۠ؒ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53

4.20

Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-શ۠ؒ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54

4.21

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-શ۠ؒ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

55

4.22

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-શ۠ؒ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56

4.23

Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-160 ͔Β 300 ns ۙ๣ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

4.24

Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-160 ͔Β 300 ns ۙ๣ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

4.25

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-160 ns ۙ๣ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

59

4.26

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-160 ns ۙ๣ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

4.27

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-360 ns ۙ๣ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

61

4.28

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-360 ns ۙ๣ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

62

4.29

Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-1100 ns ۙ๣ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

4.30

Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-1100 ns ۙ๣ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

64

4.31

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1100 ns ۙ๣ 1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

4.32

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1100 ns ۙ๣ 2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

4.33

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1400 ns ۙ๣ 1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

4.34

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1400 ns ۙ๣ 2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

4.35

Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-1700 ns ۙ๣ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

69

4.36

Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-1700 ns ۙ๣ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

70

4.37

Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1700 ns ۙ๣ 1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4.38Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1700 ns ۙ๣ 2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

4.39Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷਪҠ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

73

4.40

౸དྷ࣌ؒผΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷਪҠ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

74

4.41

౸དྷ࣌ؒผΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͱ‫ܦ‬ա೔਺ͷؔ܎ਤ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75

4.42

360 ns ۙ๣Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷൺֱ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.1

DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷೖྗ୺ࢠґଘੑ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

5.2

Ξϑλʔύϧεޫిࢠ਺ͷΠΦϯ࣭ྔґଘੑ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.3Ξϑλʔύϧεͷੵ෼ޫిࢠ਺෼෍

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

5.4

Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷ‫ݮ‬গଌఆ 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

5.5Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷ‫ݮ‬গଌఆ 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

83

vii

ද໨࣍

2.1

CTA ๬ԕ‫ڸ‬ੑೳҰཡ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.2ޫిࢠ૿ഒ؅ੑೳҰཡ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

3.1

ଌఆ߲໨Ұཡ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

3.2

ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ੡଄೔Ұཡ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

5.1

DRS4 ධՁ‫ج‬൘ग़ྗͷೖྗ୺ࢠґଘੑɹ 30 mV ύϧεೖྗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

5.2

DRS4 ධՁ‫ج‬൘ग़ྗͷೖྗ୺ࢠґଘੑɹ 300 mV ύϧεೖྗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

5.3

DRS4 ධՁ‫ج‬൘ग़ྗͷೖྗ୺ࢠϖΞґଘੑɹ 30 mV ύϧεೖྗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

5.4

DRS4 ධՁ‫ج‬൘ग़ྗͷೖྗ୺ࢠϖΞґଘੑɹ 300 mV ύϧεೖྗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

1

ୈ1ষ

ং࿦
ΨϯϚઢఱจֶ͸ɺӉ஦ͷߴΤωϧΪʔ‫ݱ‬৅Λର৅ͱͨ͠৽͍͠ఱจֶͰ͋Δɻಛʹ 100 GeV Ҏ্ͷΨϯϚઢΛର৅ͱ͢Δ௒ߴΤωϧΪʔΨϯϚઢఱจֶ͸ɺ1989 ೥ʹ Whipple ๬ԕ‫ॳ͕ڸ‬Ίͯ௒ߴΤωϧΪʔΨϯϚઢΛ༗ҙʹ‫؍‬ଌͨ͠ͷΛൽ੾Γʹɺ‫ൃͰ·ࡏݱ‬ల͖ͯͨ͠ [1]ɻ‫ࡏݱ‬͸ୈࡾੈ୅ͷ๬ԕ‫͋Ͱڸ‬Δ H.E.S.S.ɺMAGICɺVERITAS ͕ӡ༻͞Ε͍ͯΔ͕ɺ‫؍‬ଌ͞Εͨఱମ͸ਤ 1.1 ʹࣔ͢Α͏ʹ 207 ఱମఔ౓Ͱ͋Δɻ͜Ε͸ਤ 1.2 ʹࣔ͢Α͏ʹɺ100 MeV
Λ௒͑ΔྖҬͰ Fermi ΨϯϚઢӴ੕ʹΑΓ‫؍‬ଌ͞Ε͍ͯΔ 3000 ఱମΛ௒͑Δఱମ਺ͱൺ΂Δͱগͳ͍ɻ͞ΒʹɺҰੈ୅લͷ EGRET Ӵ੕ʹΑΓ‫؍‬ଌ͞Εͨ 271 ఱମͱ΄΅౳͍͠ఱମ਺Ͱ͋Δ [5]ɻ๬ԕ‫ڸ‬Λߴ‫౓ײ‬Խ͠ΑΓଟ͘ͷఱମΛ‫؍‬ଌ͢ΔͨΊʹɺੈք 32 ϲࠃ͕‫ੈ࣍͠ྗڠ‬୅ΨϯϚઢ๬ԕ‫ڸ‬ఱจ୆ͱͳΔ

Cherenkov Telescope ArrayʢCTAʣ‫ܭ‬ըΛਐΊ͍ͯΔɻ͜ͷ‫ܭ‬ըͰ͸‫ط‬ଘͷ๬ԕ‫ͱڸ‬ൺ΂ͯɺ10 ഒͷΨϯϚઢ‫౓ײ‬Λୡ੒͢Δ‫ࠐݟ‬ΈͰ͋ΔɻCTA ͷ࠷ऴஈ֊Ͱ͸ɺ௒ߴΤωϧΪʔΨϯϚઢͰ‫؍‬ଌ͞ΕΔఱମ͸ 1000 ఱମʹୡ͢Δͱ‫ݟ‬ੵ΋ΒΕ͍ͯΔɻ͜ͷΑ͏ʹ௒ߴΤωϧΪʔΨϯϚઢఱจֶ͸ɺࠓ·͞ʹస‫׵‬ͷ࣌୅Λܴ͍͑ͯΔɻ͜ͷΑ͏ͳഎ‫͔ܠ‬Βࢲ͸ CTA େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ͷ։ൃʹ‫ܞ‬ΘΓɺͦͷதͰ΋ Cherenkov ޫࢠΛి‫ؾ‬৴߸΁ͱม‫͢׵‬Δ
য఺໘‫ݕ‬ग़‫ث‬ͷ։ൃɾֱਖ਼ࢼ‫ݧ‬Λߦ͖ͬͯͨɻ͜Ε͸ɺCTA େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ʹڸ‬౥ࡌ͢Δয఺໘‫ݕ‬ग़‫ث‬ͷੑೳΛ֬ೝ͢Δ
ͨΊͷॏཁͳߦఔͰ͋Δɻ͜ͷֱਖ਼ࢼ‫ݧ‬ͷதͰɺ๬ԕ‫ڸ‬ͷτϦΨʔੑೳʹӨ‫ڹ‬Λ‫͢΅ٴ‬Ξϑλʔύϧεͷൃੜ֬཰͕૿Ճ͍ͯ͠Δ͜ͱ͕֬ೝ͞Εͨɻ͜ͷ૿Ճ͸ɺΨϯϚઢΠϕϯτͷτϦΨʔׂ߹͓Αͼ๬ԕ‫ڸ‬ͷ‫؍‬ଌՄೳΤωϧΪʔԼ‫ݶ‬஋Λ௿Լͤͯ͞͠·͏ɻͦͷͨΊɺͲ͏ʹ͔ͯ͠Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷ૿ՃΛ཈͑Δඞཁ͕͋ͬͨɻ

ਤ 1.1 TeVCat Χλϩάͷఱମ෼෍ɹ 50 GeV Ҏ্ͷΨϯϚઢͰ‫؍‬ଌ͞Εͨఱମͷ෼෍Λ͓ࣔͯ͠Γɺͦͷ਺͸

200 ఱମఔ౓Ͱ͋Δɻ࠲ඪ͸ۜՏ࠲ඪ‫͋Ͱܥ‬Δɻਤதͷਫฏઢ͕ۜՏ໘Ͱ͋Γɺओʹύϧαʔɺ௒৽੕࢒͓֚Αͼ࿈੕‫͍ͨͬͱܥ‬ఱମ͕෼෍͍ͯ͠Δɻͦͷଞͷఱମ͸ۜՏ‫ʹ֎ܥ‬Ґஔ͢Δ‫׆‬ಈۜՏ֩Ͱ͋ΔɻTeVCat ʹͯ࡞੒ͨ͠
[2][3]ɻ

2

ୈ1ষ

ং࿦

ਤ 1.2 Fermi Ӵ੕ 3FGL Χλϩάͷఱମ෼෍ɹ Fermi Ӵ੕ͷ LAT ๬ԕ‫ʹڸ‬ΑΓ‫؍‬ଌ͞Εͨ 100 MeV Ҏ্ͷఱମͷ෼෍Λ͓ࣔͯ͠Γɺͦͷ਺͸ 3000 ఱମΛ௒͑Δ [4]ɻ࠲ඪ͸ۜՏ࠲ඪ‫͋Ͱܥ‬Δɻ

ͦ͜Ͱຊ‫Ͱڀݚ‬͸ɺֱਖ਼ࢼ‫ݧ‬தʹ֬ೝ͞ΕͨΞϑλʔύϧεͷ૿Ճ͕ɺେ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ʹڸ‬౥ࡌ͞ΕΔޫిࢠ૿ഒ؅ʹରͯ͠Ұൠతͳੑ࣭Ͱ͋Δ͔Λ͔֬ΊΔͱͱ΋ʹɺͦͷ૿Ճ཰ʹؔͯ͠ৄࡉʹௐࠪͨ͠ɻ
Ҏ্ͷࣄฑʹ͍ͭͯɺຊ࿦จͰ͸࣍ͷߏ੒Ͱड़΂Δɻ

1. ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ըΨϯϚઢఱจֶʹ͍ͭͯͷ֓ཁͱͦͷ՝୊ɺͦͯ͠ CTA ‫ܭ‬ըͷ֓ཁʹ͍ͭͯड़΂Δɻ

2. ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ‫ܦ‬೥มԽͷଌఆຊ‫ͨͬߦͰڀݚ‬ଌఆʹ͍ͭͯɺଌఆ‫ثػ‬΍ଌఆσʔλͷղੳํ๏ʹؔͯ͠ड़΂Δɻ

3. ݁ՌଌఆʹΑΓಘΒΕͨ݁ՌΛड़΂ɺ؆୯ͳߟ࡯Λߦ͏ɻ

4. ٞ࿦݁Ռ͔Βߟ͑ΒΕΔࣄฑʹ͍ͭͯɺචऀͷٞ࿦Λड़΂Δɻ

5. ݁࿦
ຊ࿦จͷ૯‫ׅ‬Λߦ͏ɻ

3

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ը
2.1

ΨϯϚઢఱจֶ

ి࣓೾ͷதͰɺ࠷΋ΤωϧΪʔͷߴ͍ྖҬΛର৅ͱ͢Δͷ͕ΨϯϚઢఱจֶͰ͋ΔɻΨϯϚઢఱจֶ͸ൺֱతӉ஦ઢ෺ཧֶʹ͍ۙ෼໺Ͱ͋Δɻ1912 ೥ʹ Hess ʹΑΔӉ஦ઢͷൃ‫ʹݟ‬ΑΓӉ஦ઢ෺ཧֶ͕࢝·ͬͨɻ਺ʑͷ࣮‫Ͱݧ‬Ӊ஦ઢΛଌఆͨ݁͠ՌɺӉ஦͔Β 1020 eV ʹ΋ୡ͢ΔΤωϧΪʔͷӉ஦ઢ͕ඈདྷ͍ͯ͠Δ͜ͱ͕൑໌ͨ͠ɻ͔͠͠Ӊ஦ઢͷ‫؍‬ଌʹ͸ࠔ೉ͳ఺͕ଘࡏ͢ΔɻͦΕ͸Ӊ஦ઢͷओཁͳ੒෼Ͱ͋Δཅࢠɺα ઢͳͲ͕ՙిཻࢠͰ͋ΔͨΊʹɺ஍‫ʹٿ‬౸དྷ͢Δ·ͰͷؒʹۜՏ‫֎಺ܥ‬ͷ࣓৔ʹΑΓͦͷਐߦํ޲͕มԽͯ͠͠·͏͜ͱͰ͋Δɻ͜ͷͨΊɺߴΤωϧΪʔӉ஦ઢ͕ͲͷΑ͏ͳ৔ॴͰͦͷΤωϧΪʔΛ֫ಘ͍ͯ͠Δͷ͔ΛӉ஦ઢͷ‫؍‬ଌ͔Βਪଌ͢Δ͜ͱ͸ඇৗʹࠔ೉Ͱ͋Δɻ͜ͷ໰୊ʹରͯ͠ҰͭͷղܾࡦͱͳΔͷ͕ΨϯϚઢͷ‫؍‬ଌͰ͋Δɻՙిཻࢠ͕ӡಈΤωϧΪʔΛ֫ಘ͢Δ‫ݱ‬৅͕‫͖ى‬
͍ͯΔ‫Ͱڥ؀‬͸ɺಉ࣌ʹΨϯϚઢ΍χϡʔτϦϊͷ์ࣹ΋࣮‫͍ͯ͠ݱ‬Δͱߟ͑ΒΕ͍ͯΔɻ͜ͷӡಈΤωϧΪʔ֫ಘ‫ݱ‬৅ΛཻࢠՃ଎ͱ‫Ϳݺ‬ɻӉ஦ઢͱҧ͍ɺΨϯϚઢ͸࣓৔ʹΑΓਐߦํ޲Λ‫͛ۂ‬ΒΕΔ͜ͱ͕ͳ͍ɻͦͷͨΊɺΨϯϚઢΛ‫؍‬ଌ͢Δ͜ͱͰՙిཻࢠͷՃ଎‫ߏػ‬΍ɺͦͷ‫ڥ؀‬Λཧղ͠Α͏ͱ͢Δͷ͕ΨϯϚઢఱจֶͷ໨ඪͰ͋ΔɻҎԼͰ͸ɺ஍‫ʹٿ‬౸དྷ͢ΔΨϯϚઢ͕์ࣹ͞ΕΔ‫ߏػ‬ɺΨϯϚઢఱจֶͷ‫؍‬ଌର৅ͱͳΔఱମɺͦͯ͠ΨϯϚઢ‫؍‬ଌͷख๏ʹ͍ͭͯड़΂Δɻ

2.1.1 ΨϯϚઢͷ์ࣹ‫ߏػ‬ҎԼͰ͸ 100 keV Ҏ্ͷి࣓೾ΛΨϯϚઢͱ‫͢ʹͱ͜Ϳݺ‬ΔɻΨϯϚઢ͸ՙిཻࢠ͕Ճ଎౓ӡಈΛ͢Δࡍʹ์ࣹ͞ΕΔ΄͔ɺதੑύΠதؒࢠͷ่յͰ΋์ࣹ͞ΕΔɻຊઅͰ͸ͦͷ์ࣹ‫ߏػ‬Λ؆୯ʹड़΂ɺ์ࣹʹؔΘΔ෺ཧྔΛ؆୯ʹ·ͱΊΔɻՙిཻࢠͷ์ࣹ
ՙిཻࢠͷ์ࣹ͸Ճ଎౓ӡಈ͢ΔཻࢠʹΑΔి࣓৔ͷมಈʹΑΓઆ໌͞ΕΔɻి࣓‫ֶؾ‬ͷ‫ج‬ຊํఔࣜͰ͋Δ Maxwellํఔ͕ࣜࣜ 2.1 ͔Βࣜ 2.4 Ͱ͋Δɻρϵ0∇·B =0
∇·E =

∂B
=0
∂t
∂E
∇ × B − µ0 ϵ 0= µ0 j
∂t
∇×E+

(2.1)
(2.2)
(2.3)
(2.4)

͜͜Ͱ E ɺB ɺρɺϵ0 ͓Αͼ µ0 ͸ͦΕͧΕి৔ϕΫτϧɺ࣓৔ϕΫτϧɺిՙີ౓ɺਅۭͷ༠ి཰͓Αͼਅۭͷಁ࣓
཰Ͱ͋Δɻ

4

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ըి࣓ϙςϯγϟϧͱͯ͠ɺεΧϥʔϙςϯγϟϧ φ ͱϕΫτϧϙςϯγϟϧ A Λಋೖ͠ɺࣜ 2.3 ͱࣜ 2.4 Λม‫͢ܗ‬Δͱɺ͜ΕΒ͕೾ಈํఔࣜʹै͏͜ͱ͕Θ͔Δɻ

!

"
1 ∂2
ρ
φ=−
2
2
c ∂t
ϵ0
!
"
2
1
∂
∇2 − 2 2 A = −µ0 j
c ∂t
∇2 −

(2.5)
(2.6)

͜͜Ͱ c ͸ޫ଎Ͱ͋Δɻࣗ༝౓ͱͯ͠ήʔδ৚݅ΛԾఆͨ͠ɻࣜ 2.5 ͱࣜ 2.6 ͔Βిՙ‫͓ݯ‬Αͼిྲྀ‫͕͋ݯ‬Δͱ͖ͷి࣓೾ͷ఻ൖΛ‫͢ࢉܭ‬Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɻͦ͏ͯ͠ಋ͔ΕΔͷ͕࣍ͷࣜ 2.7 ͱࣜ 2.8 Ͱද͞ΕΔ Lienard-Wiechert ϙςϯγϟϧͰ͋Δɻ#$1qφ(x, t) =4πϵ0 x 1 − v·n
c
#
$ ret
µ0
qv
A(x, t) =4πx 1 − v·n
c
ret

(2.7)
(2.8)

͜͜Ͱɺ[]ret ͸ి࣓೾͕ൃੜͨ࣌ؒ͠ͷྔͰ͋Γɺq ͓Αͼ v ͸ՙిཻࢠͷిՙͱ଎౓ɺn ͸‫؍‬ଌऀͷํ޲Λ޲͘୯ҐϕΫτϧͰ͋Δɻ͜ͷ෺ཧతҙຯ͸ɺ͋Δ఺Ͱൃੜͨ͠ిՙ‫ݯ‬ͷมԽ͕ɺ཭Εͨ‫؍‬ଌऀʹ஗Ԇͯ͠఻ΘΔ͜ͱΛҙຯ͍ͯ͠Δɻͦͯ͠ిՙ‫͓ݯ‬Αͼిྲྀ‫ݯ‬ͷมԽʹΑΓੜΈग़͞ΕΔి࣓৔ͷมԽ͕ͦ͜ɺి࣓೾ͷ์ࣹʹͳΔͷͰ͋Δɻ
ಛʹՙిཻࢠ͕୯Ґ࣌ؒʹࣦ͏ΤωϧΪʔͷྔ͸࣍ͷࣜ 2.9 ʹै͏ɻ&dE
q2 γ 4 %=|a⊥ |2 + γ 2 |a∥ |23dt
6πϵ0 c(2.9)

͜͜Ͱ γ ͸ϩʔϨϯπҼࢠͰ͋Δɻ͜ͷྔ͸‫׳‬ੑ‫ʹܥ‬ΑΒͣҰఆͱͳΔɻ͜ͷࣜ 2.9 ͸ՙిཻࢠͷ์ࣹΛٞ࿦͢Δࡍ
ʹॏཁͳࣜͰ͋ΔͨΊɺҎ‫ޙ‬Կ౓΋ࢀর͢ΔɻҎ্ [6] ΑΓҾ༻ɻ੍ಈ์ࣹʢBremsstrahlungʣΨϯϚઢͷ์ࣹ‫ߏػ‬ͷҰͭʹ੍ಈ์ࣹ͕͋Δɻՙిཻࢠ͕ɺผͷՙిཻࢠͷి৔ʹΑΓਐߦํ޲Λม͑Δࡍʹ‫͜ى‬Δ
์ࣹΛ੍ಈ์ࣹͱ‫Ϳݺ‬ɻҎԼͰ͸ిࢠͱ‫֩ࢠݪ‬ͷࢄཚΛߟ͑ΔɻҰൠʹ‫֩ࢠݪ‬͸ిࢠʹൺ΂ͯඇৗʹॏ͘ɺ૬‫ʹ༻࡞ޓ‬ΑΔҐஔͷมԽ͸ిࢠʹൺ΂ͯඇৗʹখ͍͞ͷͰɺ‫֩ࢠݪ‬͸੩ࢭ͍ͯ͠Δͱͯ͠ѻ͏ɻ͜ͷ࣌ɺӡಈ͍ͯ͠Δిࢠʹͱͬͯ‫֩ࢠݪ‬ͷ࡞Δి৔ʢΫʔϩϯ৔ʣ͸ม‫͑ݟͯ͠ܗ‬Δɻ͜ͷมԽΛߟྀͨ͠ి৔͸ɺిࢠͷਐߦํ޲Λ x ͱͯ͠ x-z ฏ໘্ͰγZevt
4πϵ0 {b2 + (γvt)2 }3/2
γZeb
Ez =
4πϵ0 {b2 + (γvt)2 }3/2

Ex =(2.10)(2.11)

ͱͳΔɻ͜͜Ͱ Z ͸‫֩ࢠݪ‬ͷిՙɺb ͸ z ࣠ํ޲ͷిࢠͱ‫֩ࢠݪ‬ͷ‫͋Ͱ཭ڑ‬Δɻ্ࣜͱ me a = qE ͔ΒՃ଎౓͕‫ࢉܭ‬Ͱ͖ΔͷͰɺࣜ 2.9 ͔Β੍ಈ์ࣹͷΤωϧΪʔଛࣦ͕‫͖Ͱࢉܭ‬Δɻ‫֩ࢠݪ‬ͷిՙ͕େ͖͘ͳΔ΄Ͳిࢠͷࣦ͏ΤωϧΪʔ͸େ͖͘ͳΔ͜ͱ্͕ͷ͔ࣜΒΘ͔ΔɻҎ্ [6] ΑΓҾ༻ɻγϯΫϩτϩϯ์ࣹ࣓৔͕ଘࡏ͢Δ‫Ͱڥ؀‬͸ɺՙిཻࢠ͸࣓৔ͷํ޲ʹԠͯ͡ϩʔϨϯπྗΛड͚ͦͷਐߦํ޲ΛมԽͤ͞Δɻͦͷࡍʹ଎౓ͱ࣓৔ͷ֎ੵͷ޲͖ʢv × B ʣʹՃ଎౓͕ಇͨ͘Ίɺ੍ಈ์ࣹͱಉ༷ʹి࣓೾Λ์ࣹ͢Δɻ͜ͷ์ࣹͷ͏ͪɺಛʹ૬ର࿦తͳٞ࿦͕ඞཁͱͳΔ΋ͷΛγϯΫϩτϩϯ์ࣹͱ‫Ϳݺ‬ɻ

5

2.1 ΨϯϚઢఱจֶ࣓৔ʹΑΔӡಈͷՃ଎౓Λߟ͑Δͱɺ࣓৔ʹฏߦͳ޲͖ʹ͸Ճ଎౓͸ଘࡏͤͣɺਨ௚ͳ޲͖ͷՃ଎౓͸࣍ͷࣜͰද͞
ΕΔɻ

a⊥ =

evB sin αγme(2.12)

͜͜Ͱ B ͸࣓৔ͷେ͖͞ɺα ͸࣓৔ͱ଎౓ͷͳ֯͢౓Ͱ͋Δɻ͔͜͜ΒɺγϯΫϩτϩϯ์ࣹʹΑΔΤωϧΪʔଛࣦ͸dE
e4 B 2v2=· 2 · γ 2 sin2 α2dt
6πϵ0 cme c! 2"v= 2σT cUmag
γ 2 sin2 α
c2(2.13)(2.14)

ͱͳΔɻ͜͜Ͱ σT ͸τϜιϯࢄཚஅ໘ੵɺUmag = B 2 /2µ0 ͸࣓৔ͷΤωϧΪʔີ౓Ͱ͋Δɻ࣓৔ͱ଎౓ͷͳ֯͢౓α Ͱฏ‫ۉ‬Խ͢Δͱɺ࠷ऴతͳΤωϧΪʔଛࣦ͸dE
4= σT cUmag
dt
3

! 2"
v
γ2
c2

(2.15)

ʹै͏ɻ୯ҰͷిࢠʹΑΔγϯΫϩτϩϯ์ࣹͰ͸ɺ୯Ґৼಈ਺͋ͨΓͷΤωϧΪʔଛࣦྔ j(ν) ͕j(ν) =√

3e3 B sin αF (y)8π 2 ϵ0 cme(2.16)

ʹै͏ɻ͜͜Ͱ y = 4πrsync ν/3cγ 3 Ͱ͋Δɻrsync ͸ v/2πνgyro sin α ͱ౳͍͠ɻF (y) ͸मਖ਼ϕοηϧؔ਺ K ͷੵ෼ͰF (y) = y

' ∞(2.17)

K5/3 (z)dzyͰ͋Δɻ͜ͷؔ਺ F (y) ͸ y ͷ஋ʹԠͯ͡( y )1/3
4π
%1&
2
3Γ 3
( π )1/2
F (y) =
y 1/2 exp(−y)
2F (y) = √y≪1(2.18)

y≫1(2.19)

ͱ͍͏ੑ࣭Λ࣋ͭͷͰɺγϯΫϩτϩϯ์ࣹͷΤωϧΪʔଛࣦྔ͸ y ∼ 1ɺ͢ͳΘͪ

3 (c) 3γ νgyro sin α
2 veBνgyro =
2πγme

(2.20)ν ∼ νc =(2.21)

Λ‫ͯ͠ͱڥ‬j(ν) ∝ ν 1/3
j(ν) ∝ ν

1/2ν ≪ νcν ≫ νcexp(−ν/νc )(2.22)(2.23)

ͱͳΔɻν = νc ͷৼಈ਺Ҏ্Ͱ͸ɺిࢠͷଛࣦ͢ΔΤωϧΪʔ͕‫ݮʹܹٸ‬গ͢Δɻ͜ͷৼಈ਺͸࣓৔ʹൺྫͯ͠૿େ
͢Δɻ
࣍ʹిࢠूஂʹΑΔγϯΫϩτϩϯ์ࣹͷΤωϧΪʔଛࣦΛߟ͑Δɻిࢠͷ‫਺ݸ‬෼෍͕ӡಈΤωϧΪʔͷ −a ৐ʹै͍ʢNe (γe )dγe ∝ γe−a dγe ʣɺγe1 ͔Β γe2 ·Ͱ෼෍͍ͯ͠ΔͱԾఆ͢Δɻࣜ 2.16 ͔Βిࢠ͕୯Ґ࣌ؒʹࣦ͏ΤωϧΪʔͷ߹‫ྔܭ‬͸' γe2F (ν/νc )γ −a dγ(2.24)∝ ν −(a−1)/2 · B (a+1)/2(2.25)

jtotal ∝

γe1

6

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ըʹै͏͜ͱ͕Θ͔ΔɻҎ্͔Βɺूஂిࢠ͔ΒͷγϯΫϩτϩϯ์ࣹͷ‫౓ڧ‬͸ిࢠͷ෼෍ʹґଘ͢Δɻ᠟ a ͸ਖ਼ͷ਺ͳͷͰɺిࢠ͕ࣦ͏ΤωϧΪʔ͕์ࣹ͞ΕΔΨϯϚઢͷΤωϧΪʔͰ͋Δͱߟ͑Δ৔߹ɺ্ͷࣜ 2.25 ͔ΒΨϯϚઢͷ෼෍͸ిࢠͷ෼෍ΑΓ΋؇΍͔ʹͳΔɻҎ্ [6] ΑΓҾ༻ɻ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚޫࢠ͕ిࢠʹিಥ͢Δ͜ͱͰిࢠ͕ΤωϧΪʔΛ֫ಘ͠ɺߴΤωϧΪʔͷిࢠ͕ੜ੒͞ΕΔ‫ݱ‬৅Λίϯϓτϯࢄཚͱ‫Ϳݺ‬ɻ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚͰ͸͜ͷ‫ٯ‬ͷ‫ݱ‬৅ͱͯ͠ɺߴΤωϧΪʔͷిࢠ͔ΒޫࢠʹΤωϧΪʔ͕Ҡಈ͢Δɻ͜ͷ‫ݱ‬৅Λ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚͱ‫Ϳݺ‬ɻ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚͷΤωϧΪʔଛࣦ͸࣍ͷࣜdE
4= σT cUrad
dt
3

! 2"
v
γ2
c2

(2.26)

ʹै͏ɻUrad ͸എ‫ޫܠ‬ͷΤωϧΪʔີ౓Ͱ͋Δɻ͜ͷࣜ͸ࣜ 2.15 ͱಉ͡ߏ଄Λ͍ͯ͠Δɻ͜Ε͸࣓৔͕Ծ૝తʹޫࢠͱͯ͠ಇ͘ͱઆ໌͞ΕΔɻγϯΫϩτϩϯ์ࣹͱ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚͷΤωϧΪʔଛࣦͷൺ͸ɺ࣓৔ͷΤωϧΪʔີ౓

Umag ͱɺഎ‫ޫܠ‬ͷΤωϧΪʔີ౓ Urad ͷൺͰධՁͰ͖Δɻ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚʹΑΓੜ੒͞ΕΔޫࢠͷΤωϧΪʔ͸؆୯ʹධՁ͕Ͱ͖ͯɺిࢠͷΤωϧΪʔ͕ γme c2 ͔ͭޫࢠͷΤωϧΪʔ͕ hν ͷ࣌ɺࢄཚ‫ޙ‬ͷޫࢠͷΤωϧΪʔ͸ 4β 2 γ 2 hν/3 ∼ γ 2 hν ͱͳΔɻ۩ମతͳ஋ͱͯ͠ɺγ = 106 ͓Αͼ hν = 1 eV ͷ࣌ɺ์ࣹ͞ΕΔΨϯϚઢ͸ 1 TeV ʹୡ͢Δɻ͔͠͠ɺ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚ͸͋·Γʹ΋େ͖͍ΤωϧΪʔͷޫࢠͷੜ੒Λઆ໌Ͱ͖ͳ͍ɻ͜Ε͸ίϯϓτϯࢄཚͷஅ໘ੵ͕ޫࢠͷΤωϧΪʔʹԠͯ͡มԽ͢ΔͨΊͰ͋Δɻ
‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚ͸ిࢠͷ੩ࢭ‫ݟͰܥ‬ΔͱɺߴΤωϧΪʔͷޫࢠͱిࢠ͕ࢄཚ͢Δ‫ݱ‬৅Ͱ͋Δɻ͜ͷࢄཚஅ໘ੵ͸Ϋ
ϥΠϯ–ਔՊͷެࣜͱͯ͠஌ΒΕɺ࣍ͷࣜͰද͞ΕΔɻ

1
σK−N = πre2ξ*!

2(ξ + 1)
1−
ξ2

"

1 4
1
ln(2ξ + 1) + + −2 ξ2(2ξ + 1)2+(2.27)

͜͜Ͱ ξ = hν/me c2 Ͱ͋Δɻ͜ͷ஋͸ ξ = 1 ͷͱ͖ σK−N ∼ 1ɺξ = 10 ͷͱ͖ σK−N ∼ 0.1 ͱͳΔ [7]ɻిࢠͷ੩ࢭ‫Ͱܥ‬͸ɺޫࢠͷΤωϧΪʔ͸͓͓Αͦ γ ഒ͞ΕΔɻͦͷͨΊɺഎ‫ ͕ޫܠ‬1 eV ͷ࣌ɺγ = 5 × 106 Ͱ ξ = 10 ͱͳͬͯ͠
·͏ɻ͜ͷ৚݅Լʹ͓͍ͯ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚͰ์ࣹ͞ΕΔޫࢠͷΤωϧΪʔ͸໿ 25 TeV ͱͳΔͨΊɺ͜ΕҎ্ͷΤωϧΪʔΛ࣋ͭΨϯϚઢͷ์ࣹ͸͞Βʹ೉͘͠ͳΔɻҎ্ [6] ΑΓҾ༻ɻதੑύΠதؒࢠ่յ
தੈύΠதؒࢠ π 0 ͸ɺඇৗͳෆ҆ఆͳཻࢠͰ͋Δɻπ 0 ͷฏ‫ۉ‬ण໋͸ͦͷ੩ࢭ‫ Ͱܥ‬8.52 ± 0.18 × 10−17 s Ͱ͋Δ͜ͱ͕ଌఆ͞Ε͍ͯΔɻͦͷ่յൺͰ 98.8% ͱ΋ͬͱ΋ࢧ഑తͳͷ͕ɺࣜ 2.28 ʹࣔͨ̎ͭ͠ͷΨϯϚઢ΁ͷ่յͰ͋Δɻπ 0 ͷ࣭ྔ͸ 134.98 MeV/c2 Ͱ͋ΔͨΊɺ่յ‫ޙ‬ͷΨϯϚઢͷΤωϧΪʔ͸੩ࢭ‫ Ͱܥ‬67 MeV ͱͳΔ [8]ɻπ →γ+γ(2.28)

࣮ࡍͷ์ࣹ‫Ͱڥ؀‬͸ π 0 ͸ඇৗʹߴ͍ΤωϧΪʔΛ࣋ͭͱߟ͑ΒΕ͍ͯΔɻྫ͑͹ π 0 ͸ࣜ 2.29 ʹࣔ͢Α͏ͳߴΤωϧΪʔཅࢠͱ௿ΤωϧΪʔޫࢠͷ૬‫ʹ༻࡞ޓ‬ΑΓੜ੒͞ΕΔɻ

p + γ → p + π0(2.29)

͜ͷ૬‫͢ݱ࣮͕༻࡞ޓ‬ΔͨΊʹඞཁͳཅࢠͷ࠷௿ΤωϧΪʔ Epthres ͸ྗֶ͔Β‫͢ࢉܭ‬Δ͜ͱ͕ՄೳͰɺࣜ 2.30 ʹै͏ɻ

Epthres =mπ c2 (mπ c2 + 2mp c2 )4ϵ(2.30)

7

2.1 ΨϯϚઢఱจֶਤ 2.1 π 0 ่յʹΑΔΨϯϚઢͷ‫਺ݸ‬෼෍ɹ π 0 ͷΤωϧΪʔ͕ߴ͍΄Ͳɺ޿͍ΤωϧΪʔʹΨϯϚઢ͕์ࣹ͞ΕΔɻ͔ͦ͠͠ͷத৺͸ৗʹҰఆ஋ΛͱΔɻ͜͜Ͱ ϵɺmπ ͓Αͼ mp ͸ޫࢠͷΤωϧΪʔɺπ 0 ͷ࣭ྔ͓Αͼཅࢠͷ࣭ྔͰ͋ΔɻԾʹޫࢠͷΤωϧΪʔ͕Մࢹޫఔ౓Ͱ͋Δ 1 eV ΛԾఆ͢Δͱɺͦͷ࠷௿ΤωϧΪʔ͸ 6.788 × 1016 eV ఔ౓ͱͳΔɻ͔͜͜ΒཅࢠͷϩʔϨϯπҼࢠ͸

γ ∼ 7 × 107 Ͱ͋Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻΑͬͯ͜ͷ૬‫Ͱ༻࡞ޓ‬ੜ੒͞ΕΔ π 0 ͷΤωϧΪʔ΋ඇৗʹେ͖͘ͳΔɻ·ͨߴΤωϧΪʔͷ π 0 ͔Β์ࣹ͞ΕΔΨϯϚઢ͸ɺಛ௃తͳ෼෍ͱͳΔ͜ͱ͕஌ΒΕ͍ͯΔɻ੩ࢭ‫Ͱܥ‬͸ π 0 ͷ่յ͔Βੜ੒͞ΕΔΨϯϚઢͷ֯౓෼෍͸Ұ༷ʢdnγ /dΩrest = 1/4π ʣͱͳΔɻ͔͜͜Β dnγ /d cos θrest = 1/2 ʹै͏ɻ͞Βʹɺ่յ‫ޙ‬ͷ‫؍‬ଌऀ‫͚͓ʹܥ‬Δ୯Ґিಥ֯͋ͨΓͷΨϯϚઢΤωϧΪʔ͸ dEγ = Eπ /2 · βd cos θrest ͱͳΔɻҎ্ͷ͜ͱ͔ΒɺΨϯϚઢͷΤωϧΪʔ͋ͨΓͷޫࢠ਺͸࣍ͷࣜ 2.31 ͷΑ͏ʹҰఆͱͳΔɻ

dnγ
1
=
dEγ
Eπ β

(2.31)

͞Βʹɺ͋Δ βπ ͷ଎౓Ͱӡಈ͢Δ π 0 ͷ์ࣹ͢ΔΨϯϚઢͷ࠷େΤωϧΪʔ͓Αͼ࠷খΤωϧΪʔ͸ɺEπ(1 + βπ )2EπEγ,min =(1 − βπ )2(2.32)

Eγ,max =(2.33)

ͱͳΔɻΤωϧΪʔͷର਺Ͱߟ͑Δͱɺ࠷େΤωϧΪʔͱ࠷খΤωϧΪʔͷฏ‫ۉ‬஋͸ࣜ 2.34 ʹै͏ɻln(Eγ,max ) + ln(Eγ,min )
= ln
2

!

mπ c2
2

"

(2.34)

ࣜ 2.31 ͓Αͼࣜ 2.34 ͔Βɺπ 0 ่յʹΑΔΨϯϚઢͷ‫਺ݸ‬෼෍͸ɺਤ 2.1 ͷ༷ʹΤωϧΪʔͷର਺Λԣ࣠ͱͨ͠৔߹
ʹɺEπ ʹґΒͣฏ‫ۉ‬஋͸ҰఆͰࠨӈର৅ͳ෼෍ͱͳΔ͜ͱ͕Θ͔Δɻ༷ʑͳΤωϧΪʔΛ࣋ͭ π 0 ͔Βͷ์ࣹ͕ॏͳ
ΔͱɺΤωϧΪʔ Eπ ͕খ͍࣌͞ʹߴ͞ͷߴ͍௕ํ‫ܗ‬ɺΤωϧΪʔ Eπ ͕େ͖͍࣌ʹߴ͞ͷ௿͍ԣ௕ͷ௕ํ‫ͳͱܗ‬Δɻ
ಛʹΨϯϚઢͷཻࢠ਺෼෍ʹ Eγ2 Λ͔͚ͨ Spectrum Energy DistributionʢSEDʣͰ͸ΑΓಛ௃తͳ‫ܗ‬ঢ়ͱͳΔɻπ 0ͷཻࢠ਺෼෍͕ Fπ (Eπ )dEπ ∝ Eπ−α dEπ Ͱ͋ΔͱԾఆ͢Δɻ͢Δͱࣜ 2.31 ͔ΒΨϯϚઢͷཻࢠ਺෼෍͕‫͖ͯͰࢉܭ‬ɺ

8

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ըdEπEπ β π(2.35)

࣍ͷࣜ 2.36 ʹै͏ɻFγ (Eγ ) = 2
=

' ∞

dnγ
· Fπ (Eπ )dEπ = 2
Eγ dEγ

2C −α
E
α γ

' ∞
Eγ

Fπ (Eπ )(2.36)

͜͜Ͱ βπ = 1 ͱͯ͠ɺC ͸ൺྫఆ਺Ͱ͋Δɻα = 2 ͷࡍʹ͸ SED ͸ฏୱͳ‫ܗ‬ঢ়ͱͳΓɺϐʔΫߏ଄Λ࣋ͭ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚͷ์ࣹͱ۠ผ͕Ͱ͖ΔͨΊɺ͜ͷಛ௃͸ΨϯϚઢ์ཻࣹࢠͷಛఆʹར༻͞Ε͍ͯΔɻ·ͨɺα = 2 ͸ՙిཻࢠ͕িܸ೾ͷલ‫ޙ‬Λߦ͖དྷ͢Δ͜ͱͰΤωϧΪʔΛಘΔՃ଎աఔͰઆ໌Ͱ͖Δɻ͜ͷՃ଎աఔ͸ Fermi ͕ఏএ͠ɺ֦ࢄ
తিܸ೾Ճ଎ͱ΋‫ݺ‬͹Ε͍ͯΔɻ

2.1 ΨϯϚઢఱจֶ9

ਤ 2.2 ௒৽੕࢒֚ͷΨϯϚઢ‫؍‬ଌγϛϡϨʔγϣϯɹ௒৽੕࢒֚ J1713.7-3946 Λ CTA Λ༻͍ͯΨϯϚઢͰ‫؍‬ଌͨ͠৔߹ͷ‫؍‬ଌΠϝʔδɻࠨਤ͸ͦͷ์ࣹ͕ిࢠ‫ݯى‬ͷ৔߹ɺதਤ͸ͦͷ์ࣹ͕ཅࢠ‫ݯى‬ͷ৔߹ɺӈਤ͸ͦͷ࢒ࠩͰ͋Δɻ͜ͷਤ͔Βɺ௒৽੕࢒֚Λ‫؍‬ଌͨ݁͠ՌಘΒΕΔΨϯϚઢͷΠϝʔδ͔Βͦͷ์ཻࣹࢠ͕ಛఆͰ͖Δͱ༧૝͞Ε͍ͯΔ [11]ɻ

2.1.2 ΨϯϚઢఱจֶ͕ର৅ͱ͢Δఱମ
ΨϯϚઢఱจֶͰ͸ɺߴΤωϧΪʔ‫ݱ‬৅͕࣮‫͍ͯ͠ݱ‬Δ༷ʑͳఱମΛ‫؍‬ଌ͢ΔɻҎԼͰ͸ͦͷ୅දతͳఱମʹ͍ͭͯɺఱମͰ‫͜ى‬Δ෺ཧͱΨϯϚઢͷؔ܎ʹ͍ͭͯड़΂Δɻ௒৽੕࢒֚௒৽੕࢒֚͸ɺଠཅ࣭ྔͷ 4 ഒҎ্ͷ߃੕͕௒৽੕രൃΛ‫ޙͨ͜͠ى‬ɺͦͷ෾ࣹ෺͕੕ؒ෺࣭ͱ૬‫͖Ͱͯ͠༻࡞ޓ‬Δ
ఱମͰ͋Δ [9]ɻരൃ࣌ʹ෾ࣹ͞ΕΔ෺࣭͸ඇৗʹߴ଎Ͱ͋ΔͨΊɺ੕ؒ෺࣭ͱ෾ࣹ෺ͷ‫ڥ‬քʹ͸িܸ೾͕‫ܗ‬੒͞ΕΔɻ
੕ؒ෺࣭͸ඇৗʹ‫ر‬ബͰ͋ΔͨΊ͜ͷিܸ೾͸ແিಥিܸ೾ͱͳΓɺিܸ೾໘ͷલ‫ޙ‬Λཻࢠ͕ҠಈͰ͖Δɻিܸ೾ͷલ‫ޙ‬Λՙిཻࢠ͕ߦ͖དྷ͢Δͱɺ·ΔͰഭΓདྷΔนʹ‫·ڬ‬Εͨϐϯϙϯ‫ٿ‬ͷΑ͏ʹཻࢠ͸ΤωϧΪʔΛ֫ಘ͢Δɻ͜ͷՃ଎աఔ͸֦ࢄతিܸ೾Ճ଎ͱ‫ݺ‬͹Ε͍ͯΔ [10]ɻ
͜͏ͯ͠ΤωϧΪʔΛಘͨՙిཻࢠ͸ɺલઅͰड़΂ͨΨϯϚઢͷ์ࣹաఔΛհͯ͠ΨϯϚઢΛ์ࣹ͢Δɻ΋͠์ཻࣹࢠ͕ཅࢠͰ͋ΔͳΒ͹ɺߴΤωϧΪʔΛ֫ಘͨ͠ཅࢠ͕௒৽੕࢒͔֚Βൈ͚ͩ͠ɺ஍‫ʹٿ‬౸དྷ͢ΔӉ஦ઢʹ‫د‬༩͍ͯ͠ΔՄೳੑ͕͋Δɻ͜ͷͨΊΨϯϚઢ‫؍‬ଌΛ௨ͯͦ͠ͷ์ཻࣹࢠΛಛఆ͢Δ͜ͱ͕Ұͭͷ՝୊ͱͳ͍ͬͯΔɻ
ਤ 2.2 ͸ΨϯϚઢͷ์ࣹ͕ిࢠ‫͋Ͱݯى‬Δ৔߹ͱཅࢠ‫͋Ͱݯى‬Δ৔߹ʹɺ‫؍‬ଌ͔ΒಘΒΕΔΨϯϚઢͷ෼෍ਤʹੜ͡ΔࠩΛ਺஋γϛϡϨʔγϣϯͰࣔͨ͠΋ͷͰ͋Δɻ͜ͷਤ͔Βɺ์ࣹ͕ిࢠ‫͋Ͱݯى‬Δ৔߹ͱཅࢠ‫͋Ͱݯى‬Δ৔߹ʹ͸ͦͷ෼෍ʹ༏Ґͳ͕ࠩੜ·ΕΔͱ༧ଌ͞Ε͓ͯΓɺCTA Λ࢖༻ͨ͠‫؍‬ଌ͕‫ظ‬଴͞Ε͍ͯΔɻύϧαʔ͓͓Αͦ 8 ଠཅ࣭ྔҎ্ͷ߃੕͕ॏྗ่յ͢Δͱɺதੑࢠ੕·ͨ͸ϒϥοΫϗʔϧ͕ੜ੒͞ΕΔɻதੑࢠ੕͕ੜ੒͞
ΕΔ͔Ͳ͏͔͸ɺ਌੕ͷ࣭ྔʹΑΔ͕ 25 ଠཅ࣭ྔҎԼͰ͋Ε͹தੑࢠ੕ͱͳΔͱߟ͑ΒΕ͍ͯΔ [12]ɻ
தੑࢠ੕͸ඇৗʹߴີ౓Ͱ͋ΔͨΊɺதੑࢠ੕ͷதʹ͸ඇৗʹߴ͍࣓৔Λ࣋ͭఱମ΋ଘࡏ͢Δɻ͜ͷ஋͸஍্Ͱ࣮‫ݱ‬
Ͱ͖Δ࣓৔ͷ࠷େ஋ 100 T ͷඦສഒΛ௒͑Δ 108 -109 T ͱߟ͑ΒΕ͍ͯΔɻ͜ͷΑ͏ͳఱମΛύϧαʔͱ‫Ϳݺ‬ɻ·ͨύϧαʔ͕࣋ͭ΋͏Ұͭͷಛ௃ͱͯ͠ɺඇৗʹߴ଎Ͱճస͍ͯ͠Δ͜ͱ͕‫͛ڍ‬ΒΕΔɻͦͷप‫ظ‬͸ 10−2 -10 ඵͱ޿͘෼෍͓ͯ͠Γɺ͜ͷ෼෍ͱ࣓৔ͷؔ܎ੑ΋‫ڵ‬ຯ͕࣋ͨΕ͍ͯΔɻ

10

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ը

ਤ 2.3

ύϧαʔͷ࣓‫ݍؾ‬Ϟσϧɹόϧαʔ෇ۙͷి࣓‫ߏؾ‬଄ͷϞσϧɻճస଎౓͕ޫ଎Λ௒͑Δൣғ͕ LIGHTSYLINDER Ͱ͋Γɺ͜ͷ‫཭ڑ‬ΑΓ΋֎Ͱ͸ՙిཻࢠ͸࣓৔ʹౚ݁ͨ͠··ճసͰ͖ͳ͍ɻճస࣠ۙ๣ͷ࣓ଋີ౓ͷߴ͍෦෼͕ Polar Gap Ͱ͋ΓɺਤԼ෦ిՙ͕தੑͱͳΔ௚ઢͷԼ෦͕ Outer Gap Ͱ͋Δ [13]ɻ

ύϧαʔ͔Βͷ์ࣹ͸प‫ظ‬తͳࣄ͕Ұͭͷಛ௃Ͱ͋Δɻͦͷ์ࣹʹؔͯ͠͸ೋͭͷ‫͑ߟ͕ݯى‬ΒΕ͓ͯΓɺҰͭ͸ύϧαʔͷ࣓‫͋Ͱۙ෇ۃ‬Δ Polar Gap ͔Βͷ์ࣹͱɺΑΓԕํͷ Outer Gap ͔Βͷ์ࣹͰ͋Δɻύϧαʔ࣓‫ݍؾ‬ͷ֓ཁΛਤ 2.3 ʹࣔ͢ɻPloar Gap ‫ ͼٴ‬Outer Gap Ͱ͸‫ిͳྗڧ‬৔͕ੜ੒͞ΕΔͱߟ͑ΒΕ͓ͯΓɺՙిཻࢠ͸͜ͷి৔ʹΑΓՃ଎͞Ε͍ͯΔՄೳੑ͕͋ΔɻύϧαʔͰ‫ظ‬଴͞ΕΔ์ࣹ͸ɺύϧαʔͷ࣓৔ʹԊͬͨӡಈʹΑΔ‫ࣹ์཰ۂ‬ɺγϯΫϩτϩϯ์ࣹ͓Αͼߴ଎ͳՙిཻࢠʹΑΔ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚͳͲ͕ߟ͑ΒΕ͍ͯΔɻ
ύϧαʔ͔Βͷ์ࣹʹؔͯ͠͸༷ʑͳ‫͕ڀݚ‬ଘࡏ͢Δ͕ɺྫ͑͹ Polar Gap ͔Βͷ‫ٯ‬ίϯϓτϯࢄཚʹΑΔ์ࣹ͸

10 GeV ෇ۙͰඇৗʹܹ͍͠ΧοτΦϑΛड͚Δͱߟ͑ΒΕ͓ͯΓɺΨϯϚઢΛ௨ͯ͠์ࣹϞσϧͱύϧαʔ࣓‫ݍؾ‬ͷཧղ͕ਐΊΒΕ͍ͯΔ [14]ɻ
‫׆‬ಈۜՏ֩ʢActive Garactic Nucleiʣ‫׆‬ಈۜՏ֩ʢActive Galactic Nuclei, AGNʣ͸ۜՏͷத৺ʹଘࡏ͢Δ௒େ࣭ྔϒϥοΫϗʔϧͷ͜ͱΛࢦ͢ɻͦͷ࣭ྔ͸ଠཅ࣭ྔͷ 107 -109 ഒͱɺඇৗʹ‫ڊ‬େͳϒϥοΫϗʔϧͰ͋Δɻߋʹͦͷ໌Δ͞͸ϒϥοΫϗʔϧΛআ͍ͨۜՏશ
ମͷ໌Δ͞ΑΓ΋໌Δ͘ɺAGN ͷۙ๣Ͱ͸ߴΤωϧΪʔ‫ݱ‬৅͕࣮‫͍ͯ͠ݱ‬Δͱߟ͑ΒΕ͍ͯΔɻ

AGN ʹ͸ՄࢹޫྖҬͷًઢͷ༗ແ౳ʹΑΓ༷ʑͳ෼ྨ͕ଘࡏ͢Δ͕ɺ͜͜Ͱ͸ׂѪ͢ΔɻΨϯϚઢఱจֶͰॏཁͱ
ͳΔͷ͸ɺҰ෦ͷ AGN ʹ෇ਵ͍ͯ͠Δ૬ର࿦తͳ෾ࣹ෺Ͱ͋Δɻ͜ΕΛ૬ର࿦తδΣοτͱ‫Ϳݺ‬ɻ૬ର࿦తδΣοτ͸ి೾‫؍‬ଌΑΓൃ‫͞ݟ‬Εͨ [15]ɻδΣοτʹ෇ਵ͢Δʮknotʯͱ‫ݺ‬͹ΕΔ੒෼͕ޫ଎Λ௒͑ͯӡಈ͢Δ༷ࢠ͕ి೾Ͱ‫؍‬ଌ͞Εɺ‫͜ʹޙ‬Ε͸૬ର࿦ͳ଎౓Ͱӡಈ͢Δ෺ମͷ‫͚͔ݟ‬ͷ଎౓Ͱ͋Δͱ൑໌ͨ͠ɻ͜ͷΑ͏ͳ૬ର࿦తδΣοτ͕զʑͷࢹઢํ޲Λ޲͍͍ͯΔఱମΛϒϨʔβʔͱ‫Ϳݺ‬ɻϒϨʔβʔͰ͸૬ର࿦తͳޮՌʹΑΓΨϯϚઢ์ࣹ͕૿‫͞ڧ‬Ε
ΔͨΊɺΨϯϚઢͰඇৗʹ໌Δً͘͘ɻϒϨʔβʔ༝དྷͷΨϯϚઢΛ‫؍‬ଌ͢Δҙٛ͸࣍ͷࡾͭͰ͋ΔɻҰͭ໨͸ΨϯϚઢ์ࣹ‫ߏػ‬ͷղ໌Ͱ͋Δɻ૬ର࿦తδΣοτͷଘࡏ͸֬ೝ͞Ε͍ͯΔ΋ͷͷɺΨϯϚઢ์ࣹͷ࢓૊Έʹؔͯ͠͸Ұఆͷ݁࿦͕ಘΒΕ͍ͯͳ͍ɻΨϯϚઢ͕์ࣹ͞Ε͍ͯΔ‫Ͱڥ؀‬͸ɺಉ࣌ʹՙిཻࢠ͕Ճ଎͞Ε͍ͯΔͱߟ
͑ΒΕΔͷͰɺΨϯϚઢ‫؍‬ଌʹΑΓ์ཻࣹࢠͷಛఆΛਐΊΔ͜ͱ͕ɺߴΤωϧΪʔӉ஦ઢͷ‫ݯى‬Λղ໌͢ΔͨΊʹॏཁ

11

2.1 ΨϯϚઢఱจֶͳࣄฑͱͳΔɻ์ࣹྖҬʹؔͯ͠΋ͦͷৄࡉ͸൑໌͓ͯ͠Βͣɺి೾΍Մࢹޫͷ์ࣹͱಉ͡ྖҬͰ์ࣹ͞Ε͍ͯΔ͔Ͳ͏͔΋ະղܾ໰୊Ͱ͋ΔɻΨϯϚઢͷ‫؍‬ଌ͔Β͸ɺ์ࣹྖҬͷେ͖͞ʹର͢Δ༧ଌ͕ՄೳͰ͋Δɻ์ࣹͷ࣌ؒมಈͷεέʔϧ͕ɺ์ཻࣹࢠͷྗֶతͳӡಈͷεέʔϧͱ౳͍͠ͱߟ͑Δͱɺཻࢠͷ଎౓ͷ্‫ݶ‬஋͕ޫ଎Ͱ͋Δ͜ͱ͔Βɺ์ࣹྖҬͷେ͖͞ʹ੍‫ݶ‬Λ՝͢͜ͱ͕ՄೳͰ͋Δɻೋͭ໨͸૬ର࿦తδΣοτͷੜ੒‫ߏػ‬ͷղ໌Ͱ͋Δɻ૬ର࿦తδΣοτ͕ͲͷΑ͏ʹੜ੒͞Ε‫ۦ‬ಈ͞Ε͍ͯΔ͔ʹ͍ͭͯ΋ɺଟ਺ͷ෺ཧతղऍ͕ଘࡏ݁͠࿦͸ಘΒΕ͍ͯͳ͍ɻ૬ର࿦తδΣοτͷ෺ཧ͸த৺ʹଘࡏ͢Δ௒େ࣭ྔϒϥοΫϗʔϧͷ෺ཧͱ࿈ಈ͍ͯ͠Δͱߟ͑ΒΕ͓ͯΓɺ૬ର࿦తδΣοτͷཧղ͸ϒϥοΫϗʔϧͷཧղʹ‫͕ܨ‬Δͱߟ͑ΒΕ͍ͯΔɻࡾͭ໨͸௒ߴΤωϧΪʔΨϯϚઢΛ༻͍ͨۜՏ‫֎ܥ‬എ‫ޫܠ‬ʢExtra galactic Backgroud Light, EBLʣͷਪఆͰ͋Δɻ
௒ߴΤωϧΪʔΨϯϚઢ͸ͦͷ఻ൖதʹ௿ΤωϧΪʔͷޫࢠͱ૬‫༻࡞ޓ‬Λ‫͜͠ى‬ɺిࢠཅిࢠରੜ੒Λ‫·ͯ͜͠͠ى‬͏ɻϒϨʔβʔ͔ΒͷΨϯϚઢ͸͜ͷޮՌͰ‫͞ޫݮ‬ΕΔͨΊɺ‫ޫݮ‬લͷΨϯϚઢ‫౓ڧ‬Λਪఆͦ͠ͷ‫ٵ‬ऩྔΛ‫ੵݟ‬΋Δ͜ͱͰɺۜՏ‫ʹ֎ܥ‬ଘࡏ͢Δ௿ΤωϧΪʔޫࢠͷີ౓Λ‫ੵݟ‬΋Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɻ͜ͷޫࢠີ౓͸Ӊ஦͕஀ੜ͔ͯ͠Βੜ੒͞Εͨ߃੕΍ۜՏͷྔͱؔ܎͍ͯ͠ΔͨΊɺ͜ͷਪఆ͸Ӊ஦ਐԽͷྺ࢙Λཧղ͢Δ͜ͱʹ‫͕ܨ‬Δɻ͜ͷ൓ԠΛ‫͢͜ى‬എ‫ࢠޫܠ‬ͷ࠷௿ΤωϧΪʔ ϵthres ͸࣍ͷࣜͰද͞ΕΔɻ

ϵthres =m2e c4Eγ(2.37)

͜͜Ͱ 1 TeV ͷΨϯϚઢͱ૬‫͢༻࡞ޓ‬Δഎ‫ࢠޫܠ‬ͷ࠷௿ΤωϧΪʔ ϵthres ͸໿ 0.25 eV ͱͳΓ͜Ε͸੺֎ઢ͔ΒՄࢹޫͷྖҬʹ૬౰͢ΔɻΨϯϚઢόʔετʢGamma Ray BurstʣΨϯϚઢόʔετʢGamma Ray Burst, GRBʣ͸Ӊ஦࠷େͷരൃ‫ݱ‬৅ͱͯ͠஌ΒΕ͍ͯΔɻղ์͞ΕΔΤωϧΪʔ͸ɺಉ͘͡രൃ‫ݱ‬৅ͱͯ͠஌ΒΕ͍ͯΔ௒৽੕രൃͷ 1000 ഒʹ΋ୡ͢Δɻͦͷ์ࣹ͸ GRB ൃੜ͔࣌Β์ࣹ͞ΕΔଈ
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12

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ը

ਤ 2.4 GRB ଈ࣌์ࣹ‫ܧ‬ଓ࣌ؒͷ෼෍ɹ GRB ͷଈ࣌์ࣹͷ‫ܧ‬ଓ࣌ؒͷ෼෍ɻ‫ܧ‬ଓ͕࣌ؒ 2 ඵΛ‫ʹڥ‬௕͍छ଒ͱ୹
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13

2.1 ΨϯϚઢఱจֶ

2.1.3 ΨϯϚઢ‫ݕ‬ग़‫ݪ‬ཧ΄ͱΜͲͷ৔߹ɺΨϯϚઢ͸ͦͷΤωϧΪʔ͕ߴ͘ͳΔ΄Ͳ஍‫ʹٿ‬౸དྷ͢Δ਺͕‫ݮ‬গ͢Δɻ100 GeV Ҏ্ͷΨϯϚઢΛਓ޻Ӵ੕ʹ౥ࡌ͞Εͨ๬ԕ‫؍Ͱڸ‬ଌ͢Δͷ͸‫ݕ‬ग़໘ੵͷ఺ͰෆརͰ͋ΔɻͦͷͨΊ௒ߴΤωϧΪʔͷΨϯϚઢʹରͯ͠͸ɺେ‫ؾ‬Λ‫ݕ‬ग़‫ͯ͠ͱث‬ར༻ͨ͠‫؍‬ଌ͕ߦΘΕ͍ͯΔɻҎԼͰ͸ɺ஍্ʹ͓͚ΔΨϯϚઢ‫؍‬ଌख๏ʹؔͯ͠ड़΂Δɻۭ‫ؾ‬γϟϫʔΨϯϚઢ͕஍‫ʹٿ‬౸དྷ͠େ‫ʹؾ‬౸ୡ͢Δͱɺେ‫ؾ‬ͷ‫֩ࢠݪ‬ͷి࣓৔ͱΨϯϚઢ͕൓Ԡ͢Δ͜ͱʹΑΓɺిࢠཅిࢠର
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e +A→e +γ+A

(2.39)(2.40)

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p + A → π0 + π± + A + · · ·(2.41)

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π + → µ+ + ν µ−−

π → µ + ν̄µ(2.42)(2.43)

͜͏ͯ͠ੜΈग़͞Εͨϛϡʔཻࢠ͸ฏ‫ۉ‬ण໋ 2.2 × 10−6 sɺ่յൺ΄΅ 100% Ͱ࣍ͷ่յΛ‫͜͠ى‬ɺిࢠͱཅిࢠΛੜ੒͢Δɻ

µ+ → e+ + νe + ν̄µ−−µ → e + ν̄e + νµ(2.44)(2.45)

࣮ࡍʹ͸ߴ଎ʹӡಈ͍ͯ͠Δϛϡʔཻࢠͷण໋͸૬ର࿦తޮՌͰ௕͘ͳΔɻ্ۭ 30 km Ͱੜ੒͞Εͨϛϡʔཻࢠ͕΄ͱΜͲޫ଎Ͱ஍্ʹ౸ୡ͢Δ·Ͱͷ࣌ؒ͸໿ 10−4 s Ͱ͋Δ͔Βɺ૬ର࿦తޮՌͰण໋͕௕͘ͳͬͨϛϡʔཻࢠͷதʹ͸஍ද·Ͱ౸ୡ͢Δ΋ͷ΋͍ΔɻҎ্ͷΑ͏ʹӉ஦ઢΛ‫͢ͱݯى‬Δۭ‫ؾ‬γϟϫʔ͸ϋυϩϯγϟϫʔͱ‫ݺ‬͹ΕΔɻࣜ 2.41 ͷ൓ԠͰύΠதؒࢠ͕ੜ੒
͞ΕΔࡍʹɺԣํ޲ʹ໿ 0.5 GeV/c ͷӡಈྔΛಘΔͷͰɺϋυϩϯγϟϫʔ͸ి࣓γϟϫʔͱൺ΂Δͱԣʹ޿͕ͬͨ෼
෍ͱͳΔɻ
ి࣓γϟϫʔͱϋυϩϯγϟϫʔͷͲͪΒ΋ɺ಺෦ͷՙిཻࢠ͕ Cherenkov ޫΛ์ࣹ͢ΔͷͰɺ஍্ΨϯϚઢ๬ԕ‫ڸ‬ͷ‫؍‬ଌର৅ͱͳΔɻϋυϩϯγϟϫʔ༝དྷͷΠϕϯτ͸ి࣓γϟϫʔ༝དྷͷΠϕϯτʹൺ΂ͯඇৗʹଟ͍ͨΊɺΨϯϚઢ‫؍‬ଌͷࡍʹόοΫάϥ΢ϯυΠϕϯτͱͳΓɺ͜ͷหผ͕ΨϯϚઢ‫؍‬ଌͷࡍʹ͸ॏཁͳ޻ఔͱͳΔɻ࣍ʹͦͷख๏Ͱ͋ΔΠϝʔδϯά๏ʹ͍ͭͯղઆ͢Δɻ

14

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ը

ਤ 2.5 Hillas ύϥϝʔλͱεςϨΦ‫؍‬ଌɹ Hillas ύϥϝʔλͷ֓ཁͱ͜ΕΛ༻͍ͨεςϨΦ‫؍‬ଌͷ֓ཁΛࣔͨ͠ɻ

Hillas ύϥϝʔλΛ‫ ͨ͠ࢉܭ‬Cherenkov ޫΠϝʔδΛॏͶ߹ΘͤΔ͜ͱͰɺΨϯϚઢͷ౸དྷํ޲͕ਪఆͰ͖Δɻࠇेࣈ͕‫؍‬ଌఱମ͕ଘࡏ͢Δ͸ͣͷ஍఺Ͱ͋Γɺ྘ेࣈ͕ Hillas ύϥϝʔλʹΑΓ‫ٻ‬ΊͨΨϯϚઢͷ౸དྷํ޲Ͱ͋ΔɻΠϝʔδϯά๏Πϝʔδϯά๏͸ Hillas ʹΑΓఏҊ͞Εͨख๏Ͱ͋Δ [18]ɻΠϝʔδϯά๏Ͱ͸ɺଟ਺ͷըૉ͔ΒͳΔ‫ݕ‬ग़‫ؾۭͰث‬γϟϫʔ༝དྷͷ Cherenkov ޫΛ‫؍‬ଌ͢Δɻ‫؍‬ଌͰಘΒΕͨըૉ͝ͱͷޫྔʹରͯ͠ପԁ‫ܗ‬Λ౰ͯ͸Ίɺۭ‫ؾ‬γϟϫʔͷԣํ޲ͷ޿͕ΓʢWidthʣɺॎํ޲ͷ޿͕ΓʢLengthʣɺପԁͷ௕࣠ํ޲ͱ‫ݕ‬ग़‫ث‬ͷࢦࣔํ޲ͷͣΕ֯౓ʢAlphaʣ͓Αͼ‫ݕ‬ग़‫ث‬ͷத৺͔Βۭ‫ؾ‬γϟϫʔ࠷େൃୡ఺·Ͱͷ‫཭ڑ‬ʢDistanceʣΛ‫͢ࢉܭ‬Δɻ͜ΕΒͷྔΛਤࣔͨ͠ͷ͕ਤ 2.5
Ͱ͋Δɻ͜ΕΒͷม਺ͷେ͖͞͸ۭ‫ؾ‬γϟϫʔΛ࡞Γग़ཻ͢ࢠͷΤωϧΪʔɺཻࢠछʹґଘ͢ΔͨΊɺHillas ύϥϝʔλ͔Β஍‫ʹٿ‬౸དྷͨ͠ΨϯϚઢͷΤωϧΪʔ΍౸དྷํ޲͕ਪఆͰ͖ΔɻҎ্ͷΑ͏ͳ‫؍‬ଌख๏ΛՄೳʹ͢Δͷ͕ղ૾‫ܕ‬େ‫ؾ‬νΣϨϯίϑ๬ԕ‫ڸ‬ʢImaging Atomospheric Cherenkov

Telescope, IACTʣͰ͋Δɻ‫ࡏݱ‬ɺੈքͰ͸ H.E.S.S.ɺMAGICɺVERITAS ͱ͍ͬͨࡾͭͷ IACT ͕ՔಇதͰ͋Δɻ͜ΕΒͷ๬ԕ‫ڸ‬͸ೋ୆Ҏ্ͰͷεςϨΦ‫؍‬ଌΛߦ͍ͬͯΔɻ࣍ʹෳ਺୆ͷ IACT ʹΑΔ‫؍‬ଌʹ͍ͭͯड़΂Δɻෳ਺ͷ๬ԕ‫ʹڸ‬ΑΔ‫؍‬ଌʢεςϨΦ‫؍‬ଌʣલઅͰड़΂ͨΠϝʔδϯά๏Λ༻͍Δ͜ͱͰ๬ԕ‫ڸ‬୯ମͷ‫؍‬ଌσʔλ͔ΒɺΨϯϚઢͷ౸དྷํ޲͓ΑͼΤωϧΪʔΛ
ਪఆ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɻ͔͠͠ɺIACT Ұ୆ͷ‫؍‬ଌσʔλ͔ΒಘΒΕΔ Hillas ύϥϝʔλ͔Β͸ۭ‫ؾ‬γϟϫʔͷ౸དྷํ޲ͷΈ͔͠ఆ·ΒͣɺΨϯϚઢ౸དྷҐஔͷਖ਼֬ͳਪఆ͕Ͱ͖ͳ͍ɻͱ͜Ζ͕ೋ୆Ҏ্ͷ๬ԕ‫ʹڸ‬ΑΔ‫؍‬ଌσʔλΛ༻͍Δͱɺ͜ͷ໰୊͸ղܾ͢Δɻ
ਤ 2.5 ͷΑ͏ʹ֤๬ԕ‫Ͱڸ‬ಘΒΕͨσʔλʹରͯ͠ Hillas ύϥϝʔλΛ‫ޙͨ͠ࢉܭ‬ɺͦΕΛॏͶ߹ΘͤΔɻ͢Δͱɺ֤๬ԕ‫ڸ‬ͷ Cherenkov ޫΠϝʔδͷ௕͕࣠ަΘΔ఺͕Ͱ͖Δɻ͜ͷ఺͕ΨϯϚઢͷ౸དྷํ޲ͱͳΔɻ͞Βʹೋ୆Ҏ্ͷ๬ԕ‫ʹڸ‬ΑΔ‫؍‬ଌ͸ɺӉ஦ઢͱΨϯϚઢͷࣝผੑೳ΋޲্ͤ͞Δɻೋ୆෼ͷ Hillas ύϥϝʔλʹΑΓɺΨϯϚઢͱӉ஦ઢόοΫάϥ΢ϯυΛ Cherenkov ޫͷ‫ܗ‬ঢ়͔ΒΑΓߴ͍৴པ౓ͰࣝผͰ͖ΔΑ͏ʹͳΔɻ͜͏͍ͬͨཧ༝͔Βɺ‫ࡏݱ‬Քಇ͍ͯ͠Δ IACT ʹ͸εςϨΦ‫؍‬ଌ͕ಋೖ͞Ε͍ͯΔɻ͜ͷ࣍ੈ୅‫ܭ‬ը͕ Cherenkov Telescope Array ‫ܭ‬ըͰ
͋Δɻ

15

2.2 Cherenkov Telescope Array ‫ܭ‬ը

ਤ 2.6 CTA ๺൒‫ٿ‬αΠτ‫׬‬੒༧૝ਤɹதԝ 4 ୆ͷ๬ԕ‫͕ڸ‬େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫͋Ͱڸ‬Γɺͦͷपลʹଘࡏ͢Δ 7 ୆ͷ੺͍๬ԕ‫͕ڸ‬த‫ܘޱ‬๬ԕ‫͋Ͱڸ‬Δɻখ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬͸ɺఱͷ઒ۜՏத৺ͷ‫؍‬ଌ౳ʹ༻͍ΒΕΔ༧ఆͰೆ൒‫ٿ‬ͷΈʹઃஔ͞ΕΔɻਤதӈଆͷന͍๬ԕ‫ڸ‬ೋ୆͸ MAGIC ๬ԕ‫͋Ͱڸ‬ΔɻεϖΠϯྖϥɾύϧϚౡϩέɾσɾϩεɾϜνϟʔνϣεఱจ୆ʹ‫ݐ‬ઃ͞ΕΔɻ
ද 2.1 CTA ๬ԕ‫ڸ‬ੑೳҰཡେ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬த‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬খ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬

MST

SCT

GCT

ASTRI

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28 m

16 m

5.6 m

2.2 m

2.3 m

5.6 m

‫ܘޱ‬

23 m

12 m

9.7 m

4m

4m

4m

ࢹ໺

◦

◦

◦

◦

◦

9.1 ◦

4.5

7

8.3

9.6

9.2

2.2 Cherenkov Telescope Array ‫ܭ‬ը
Cherencov Telescope Array ʢCTAʣ‫ܭ‬ը͸ɺ਺े͔Β 100 ୆ʹ͓ΑͿ IACT Λ഑ஔͨ͠ఱจ୆ͰΨϯϚઢΛ‫؍‬ଌ͢Δ‫ܭ‬ըͰ͋Δɻୈ 2.1.3 અͰड़΂ͨΑ͏ʹೋ୆Ҏ্ͷ๬ԕ‫Ͱڸ‬ΨϯϚઢ‫؍‬ଌΛߦ͏͜ͱͰɺഎ‫ࣄܠ‬৅ͱͳΔӉ஦ઢΠϕϯτͷগͳ͍ΨϯϚઢ‫؍‬ଌ͕ՄೳͱͳΔɻ·ͨ޿ൣғʹ๬ԕ‫ڸ‬Λઃஔ͢Δ͜ͱͰɺ๬ԕ‫ڸ‬ͷ༗ޮ໘ੵ΋্ঢͤ͞Δ͜
ͱ͕Ͱ͖ΔɻCTA ‫ܭ‬ըͰ͸ɺ‫ߦݱ‬ͷ IACT ‫ܭ‬ըͰ͋Δ H.E.S.S.ɺMAGICɺVERITAS ͱൺ΂ͯ 10 ഒͷΨϯϚઢ‫౓ײ‬
ʢ1 mCrab ∼ 10−14 erg/s/cm2 ɺ50 ࣌ؒͷ‫؍‬ଌʣΛୡ੒͢Δ༧ఆͰ͋Δ [19]ɻ͞Βʹ 4 ܻʹ౉Δ‫؍‬ଌΤωϧΪʔྖҬ

ʢ20 GeV ͔Β 300 TeVʣ
ɺ3 ഒͷ֯౓෼ղೳʢ1-2 ෼֯ʣɺߴ࣌ؒ෼ղೳʢ໿ 10 ඵʣ͓Αͼશఱ‫؍‬ଌ͕࣮‫͢ݱ‬Δɻ͜ΕʹΑΓ 10 mCrab ͷ‫౓ײ‬ͷશఱαʔϕΠΛ໿ 1 ೥ؒʢ‫؍‬ଌ࣌ؒ 1000 ࣌ؒʣͰ࣮ࢪ͢Δ͜ͱ͕ՄೳͱͳΓɺ‫ࡏݱ‬໿ 200 ఱ
ମͰ͋Δ 50 GeV Ҏ্ͷΨϯϚઢఱମ਺΋໿ 1000 ఱମʹ౸ୡ͢Δ‫ࠐݟ‬ΈͰ͋Δɻ͜ͷ࣮‫ݱ‬ͷͨΊʹɺCTA ‫ܭ‬ըͰ͸‫ܘޱ‬ͷҟͳΔࡾछྨͷ๬ԕ‫ڸ‬Λઃஔ͢ΔɻͦΕͧΕ‫ܘޱ‬ͷେ͖͍ॱʹେ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ɺத‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ɺখ‫ܘޱ‬๬ԕ‫Ϳݺͱڸ‬ɻਤ 2.6 ͸ CTA ͷ๺൒‫ٿ‬αΠτ‫׬‬੒༧૝ਤͰ͋Δɻ‫ࡏݱ‬ɺେ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ͷॳ߸‫ݐ͕ػ‬ઃதͰ͋Γɺ2020 ೥౓຤·Ͱʹେ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ ڸ‬4 ‫ػ‬ͷΞϨΠΛ‫׬‬੒ͤ͞Δɻ
ද 2.1 ʹ֤๬ԕ‫ڸ‬ͷੑೳΛࣔ͢ɻද 2.1 ͔ΒΘ͔ΔΑ͏ʹɺத‫ܘޱ‬๬ԕ‫͓ڸ‬Αͼখ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ʹڸ‬͸༷ʑͳछྨͷ๬ԕ‫͕ڸ‬ଘࡏ͢Δɻ͜Ε͸൓ࣹ‫ߏڸ‬଄͓Αͼয఺໘‫ݕ‬ग़‫͍༻ʹث‬ΒΕΔޫ‫ݕ‬ग़‫Ͳͳث‬ͷࠩͰ͋Δɻ೔ຊ͸ಛʹେ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ͷ։ൃʹؔͯ͠த৺తͳ໾ׂΛ୲͓ͬͯΓɺࢲ΋ͦͷ։ൃ͓Αͼ‫ݐ‬ઃʹߩ‫͍ͯ͠ݙ‬Δɻ࣍ʹେ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ͷߏ੒ཁૉʹ͍ͭͯৄࡉʹड़΂Δɻ

16

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ը

ਤ 2.7 େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ͷ‫׬‬੒༧૝ਤɹয఺‫ ཭ڑ‬28 mɺ‫ ܘޱ‬23 mɺ૯ॏྔ 100 t ͷେ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ɻ‫ڊ‬େͳ͕ΒΘ͔ͣ

20 ඵͰ 180 ◦ ճస͕ՄೳͰ͋Δɻয఺໘‫ݕ‬ग़‫͓ث‬Αͼ‫ٿ‬໘෼ׂ‫ڸ‬ͷ։ൃ͓Αͼ੡଄͸೔ຊ͕ओಋ͖ͯͨ͠ɻয఺໘
‫ݕ‬ग़‫ʹث‬͸ޫిࢠ૿ഒ؅͕ 1855 ຊɺ‫ٿ‬໘෼ׂ‫ڸ‬͸ 198 ຕ౥ࡌ͞ΕΔɻ஍্෇ۙͷਓؒͷαΠζͱൺ΂Δͱɺͦͷશ௕͕ඇৗʹେ͖͍͜ͱ͕Θ͔Δɻ

2.2.1 େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬ʢLarge Size Telescope, LSTʣ͸ CTA ‫ܭ‬ըͷதͰɺ20 GeV-਺ TeV ͱ͍͏΋ͬͱ΋௿͍ΤωϧΪʔྖҬΛ୲౰͢Δ๬ԕ‫͋Ͱڸ‬Δɻਤ 2.7 ʹͦͷ֓‫؍‬Λࣔ͢ɻ͜ͷ‫؍‬ଌΤωϧΪʔΛୡ੒͢ΔͨΊʹɺ๬ԕ‫ڸ‬ͷ֤ཁૉʹ͸‫ݫ‬͍͠ཁ‫ٻ‬ੑೳ͕՝͞Ε͍ͯΔɻ‫ ࡏݱ‬LST ॳ߸‫ػ‬Λ‫ ࡏݱ‬CTA ๺൒‫ٿ‬αΠτͰ͋ΔɺεϖΠϯྖϥɾύϧϚౡʹ‫ݐ‬ઃதͰ͋Γɺ2018 ೥ 6 ݄ʹॳ‫؍‬ଌΛ࢝ΊΔɻ࣍ʹয఺໘‫ݕ‬ग़‫ث‬ɺ‫ٿ‬໘෼ׂ‫͓ڸ‬Αͼ๬ԕ‫ߏ࣋ࢧڸ‬଄ʹؔͯ͠ɺͦͷৄࡉͱ‫ࡏݱ‬ͷ੡଄ঢ়‫ͯؔ͠ʹگ‬ड़΂Δɻয఺໘‫ݕ‬ग़‫ث‬LST ͷয఺໘‫ݕ‬ग़‫ʹث‬͸ 1855 ຊͷޫిࢠ૿ഒ؅͕౥ࡌ͞ΕΔɻয఺໘‫ݕ‬ग़‫ث‬ͷ֓‫؍‬Λਤ 2.8 ʹɺ͜ͷޫిࢠ૿ഒ؅
ͷੑೳΛද 2.2 ʹࣔ͢ɻ ͜ͷޫిࢠ૿ഒ؅͸ CTA-Japan ͕඿দϗτχΫεͱ‫ڞ‬ಉͰ։ൃͨ͠΋ͷͰɺඇৗʹߴ͍ྔ

17

2.2 Cherenkov Telescope Array ‫ܭ‬ը

ਤ 2.8 େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ڸ‬য఺໘‫ݕ‬ग़‫ث‬ͷ֓‫؍‬ɹେ‫ܘޱ‬๬ԕ‫ʹڸ‬౥ࡌ͞ΕΔয఺໘‫ݕ‬ग़‫ث‬ͷ CG Ϟσϧɻ1855 ຊͷޫిࢠ૿ഒ؅ͱ 265 ຕͷ৴߸ಡΈग़͠‫ج‬൘͔ΒͳΔɻେ͖͞͸໿ 3 m Ͱ૯ॏྔ͸໿ 2 t ͱͳΔɻΫϨδοτʢCarlos D.

Ginzoʣ
ද 2.2ޫిࢠ૿ഒ؅ੑೳҰཡϐΫηϧαΠζ

50 mm

ޫి໘௚‫ܘ‬1.5 Πϯν

༗‫ײ‬೾௕ྖҬ

300-600 nm

ฏ‫ۉ‬ϐʔΫྔࢠޮ཰41% Ҏ্

μΠφϛοΫϨϯδ

1-5000 ޫిࢠΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰2 × 10−4 ҎԼύϧε෯ʢFWHMʣ
৴߸૿෯཰

2.5-3.0 ns
4 × 104

18

ୈ2ষ

ΨϯϚઢఱจֶͱ CTA ‫ܭ‬ըࢠޮ཰Λୡ੒͍ͯ͠Δ͜ͱ͕ಛ௃Ͱ͋Δɻޫిࢠ૿ഒ؅͸ 7 ຊͰҰ૊ͱ͞Εɺ৴߸औಘ༻ճ࿏‫ج‬൘ʢDragon ‫ج‬൘ʣͱ߹Θͤͯ PMT Ϟδϡʔϧͱ‫ݺ‬͹ΕΔɻয఺໘‫ݕ‬ग़‫ʹث‬͸ 265 ૊ͷ PMT Ϟδϡʔϧ͕౥ࡌ͞ΕΔɻ‫ ʹͰ·ࡏݱ‬LST
ॳ߸‫༻ػ‬શͯͷ PMT Ϟδϡʔϧʹֱ͍ͭͯਖ਼ࢼ‫͕ݧ‬ऴ͓ྃͯ͠Γɺয఺໘‫ݕ‬ग़‫΁ث‬ͷ౥ࡌΛ଴͍ͬͯΔঢ়ଶͰ͋Δɻ

LST ೋ߸‫ػ‬Ҏ߱༻ͷޫిࢠ૿ഒ؅΋੡଄͕ਐΜͰ͓Γɺ2018 ೥ 1 ݄‫ Ͱࡏݱ‬8200 ຊͷ੡଄͕‫͍ͯྃ͠׬‬Δɻ
Dragon ‫ج‬൘͸‫౎ژ‬େֶ͕த৺ʹͳͬͯ։ൃΛߦͬͨɻ7 ຊͷޫిࢠ૿ഒ؅͔ΒͷΞφϩά৴߸Λ 4 µs ͷൣғͰҰ࣌తʹอ؅͠ɺΠϕϯτऔಘͷτϦΨʔ͕͋ͬͨ৔߹σδλϧ৴߸ͱͯ͠ಡΈग़͢͜ͱ͕Ͱ͖Δɻ͜ͷτϦΨʔํࣜʹؔͯ͠͸ɺ๬ԕ‫ڸ‬ͷΨϯϚઢΠϕϯτͷऔಘޮ཰ʹؔ࿈͍ͯ͠ΔɻͦͷͨΊ࣍ʹৄ͘͠ड़΂ΔɻΠϕϯττϦΨʔ൑ఆํࣜͱΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷؔ܎
ද 2.2 ʹࣔ͢Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ʢৄࡉ͸ୈ 3.1.3 અࢀরʣ͸๬ԕ‫ڸ‬ͷτϦΨʔϨʔτ͓Αͼ‫؍‬ଌΤωϧΪʔͷԼ‫ݶ‬஋ʹӨ‫ڹ‬Λ‫͢΅ٴ‬ɻ‫ޙ‬ͷٞ࿦ͷͨΊͦͷؔ܎Λ؆୯ʹࣔ͢ɻ·ͣτϦΨʔ൑ఆํࣜʹ͸࣍ͷೋ͕ͭ͋Δɻ

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Δ৴߸΋τϦΨʔᮢ஋ΛԼճͬͯ͠·͍ɺCherenkov ޫͷগͳ͍௿ΤωϧΪʔͷΠϕϯτ͕τϦΨʔ͞Εʹ͘͘ͳΔɻ͜Ε͕๬ԕ‫ڸ‬ͷ‫؍‬ଌΤωϧΪʔԼ‫ݶ‬஋ʹӨ‫ڹ‬Λ‫͢΅ٴ‬ͷͰ͋ΔɻΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰͕େ͖͍··τϦΨʔ൑ఆͷᮢ஋ΛԼ͛ΔͱɺِτϦΨʔͷൃੜස౓͕ඇৗʹߴ͘ͳͬͯ͠·͍ɺ๬ԕ‫͕ڸ‬ਖ਼ৗʹӡ༻ग़དྷͳ͘ͳΔɻ͜ͷͨΊɺ

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2.2 Cherenkov Telescope Array ‫ܭ‬ը19

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͍Δɻޫֶతʹ isochronousʢ࣌ؒͷಉ࣌ੑ͕อͨΕΔʣͳ์෺໘‫͢ʹڸ‬Δ͜ͱʹΑΓɺChernkov ޫͷಉ࣌ੑΛอͬͨ··ޫࢠΛऩू͢Δ͜ͱ͕ՄೳͰ͋Δɻ௿ΤωϧΪʔͷΨϯϚઢΛগͳ͍ޫྔͰ‫؍‬ଌ͢ΔͨΊʹ͸ɺͳΔ΂͘ಉ࣌ࠁʹޫࢠΛूΊΔඞཁ͕͋ΔͨΊͰ͋Δɻ23 m ‫ܘޱ‬ͷ๬ԕ‫ Ͱڸ‬Davies-Cotton ޫֶ‫ܥ‬Λ࠾༻͢Δͱɺ10 ns Ҏ্νΣϨϯίϑޫͷύϧε͕޿͕ͬͯ͠·͍େ͖͘৘ใ͕ࣦΘΕΔͨΊɺ͜ͷΑ͏ͳઃ‫ͨͬࢸʹܭ‬ɻ͜ͷ‫ٿ‬໘෼ׂ‫ڸ‬͸ରล 1.5 m
Ͱॏྔ͕ 50 kg Ͱ͋Δɻ‫ ʹͰ·ࡏݱ‬800 ຕ͕੡଄͞Ε͍ͯΔɻ
๬ԕ‫ߏ࣋ࢧڸ‬଄

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180 ౓ͷߴ଎ճసΛ࣮‫͢ݱ‬Δ༧ఆͰ͋Δɻ͜ͷ࣮‫ݱ‬ͷͨΊʹɺLST ͷओ‫ߏڸ‬଄͓ΑͼΧϝϥࢧ࣋ߏ଄͸୸ૉણҡͰඇৗʹܰྔʹ࡞ΒΕ͍ͯΔɻয఺໘‫ݕ‬ग़‫ث‬ɺ‫ٿ‬໘෼ׂ‫ؚͰ·ڸ‬Ίͨ LST ͷ૯ॏྔ͸໿ 100 t ʹ཈͑ΒΕ͍ͯΔɻ

21

ୈ3ষ

ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ‫ܦ‬೥มԽͷଌఆ
3.1ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ‫ݪ‬ཧ

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3.1.2 ޫిࢠ૿ഒ؅ͷಈ࡞‫ݪ‬ཧ
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1. ޫࢠ͕ޫి໘Ͱిࢠʹม‫͞׵‬ΕΔɻ͜ͷిࢠΛಛʹޫిࢠʢPhotoelectron, pheʣͱ‫Ϳݺ‬ɻ͜ͷࡍͷޫࢠͷม‫׵‬ޮ཰Λྔࢠޮ཰ͱ‫Ϳݺ‬ɻ

2. ޫిࢠ͸ूଋి‫ͦʹۃ‬ͷ‫ي‬ಓΛิਖ਼͞Εͳ͕ΒɺμΠϊʔυʹ޲͔ͬͯՃ଎͞ΕΔɻ
3. μΠϊʔυʹޫిࢠ͕িಥ͢Δͱ૿෯͕͓͜Γɺೋ࣍ిࢠ͕์ग़͞ΕΔɻ
4. ์ग़͞Εͨೋ࣍ిࢠ͸‫ޙ‬ஈͷμΠϊʔυͰ૿෯Λ‫܁‬Γฦ͠ͳ͕ΒɺΞϊʔυ΁ͱਐߦ͢Δɻ
5. ࠷ऴతʹɺ૿෯͞Εͨೋ࣍ిࢠ͸Ξϊʔυ͔Βిྲྀͱͯ͠ಡΈͩ͞ΕΔɻ

ਤ 3.1 ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ಺෦ߏ଄ɹޫి໘ʢΧιʔυʣɺμΠϊʔυ͓Αͼཅ‫ۃ‬ʢΞϊʔυʣ͔ΒͳΔɻޫిࢠ͸ूଋి‫Ͱۃ‬μΠϊʔυͷํ޲΁Ҡಈ͠ͳ͕ΒՃ଎͠ɺୈҰμΠϊʔυʹিಥ‫૿ޙ‬෯աఔʹೖΔɻ࠷ऴతʹ৴߸͸Ξϊʔυ͔Βిྲྀͱͯ͠ಡΈͩ͞ΕΔɻҾ༻ [20]22

ୈ 3 ষ ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ‫ܦ‬೥มԽͷଌఆ

ਤ 3.2

େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫૿ࢠిޫ༻ڸ‬ഒ؅ͷྔࢠޮ཰ɹ Cherenkov ޫͷ‫࠷͕౓ڧ‬େͱͳΔ 300-400 nm Ͱྔࢠޮ཰΋࠷

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3.1.3 ޫిࢠ૿ഒ؅ͷಛੑྔҎԼͰ͸ɺPMT ͷಛੑྔͱͯ͠ຊ‫܎ؔʹڀݚ‬ੑͷ‫͍ڧ‬΋ͷΛ‫͛ڍ‬Δɻྔࢠޮ཰

PMT ͸ޫࢠΛిࢠʹม‫ؾిͯ͠׵‬৴߸ͱ͢Δɻޫి໘Ͱޫࢠ͕ޫిࢠʹม‫͞׵‬ΕΔࡍͷม‫཰ޮ׵‬Λྔࢠޮ཰ͱ‫Ϳݺ‬ɻޫి໘ͷૉࡐʹόΠΞϧΧϦΛ༻͍ͨ PMT ͷྔࢠޮ཰͸ 25% ఔ౓Ͱ͋Δ͕ɺਤ 3.2 ʹࣔ͢Α͏ʹɺLST ʹ༻͍ΒΕΔ

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30 m ‫ܘޱ‬ͷ๬ԕ‫΅΄ͱڸ‬౳͍͠ޫऩूޮ཰Λ࣋ͭ͜ͱʹͳΔɻ৴߸૿෯཰ޫి໘͔Β์ग़͞Εͨޫిࢠ਺ͱΞϊʔυͰಡΈͩ͞ΕΔޫిࢠ਺ͷൺΛ৴߸૿෯཰ͱ‫Ϳݺ‬ɻ৴߸૿෯཰͸֤μΠϊʔυʹ͓͚Δ૿෯཰ͷੵͰܾ·Δɻ֤μΠϊʔυʹ͓͚Δ૿෯཰ g ͸ࣜ 3.1 ʹै͏ɻg =c·Vδ

(3.1)

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(3.2)

23

3.1 ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ‫ݪ‬ཧΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰PMT ಺෦͸େ‫ؾ‬ѹͱൺ΂ͯඇৗʹਅۭʹ͍ۙঢ়ଶͰ͋Δ͕ɺ͘͝ඍྔʹ‫ؾ‬ମ͕࢒ཹ͍ͯ͠ΔɻPMT ಺෦Ͱޫిࢠ
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͍ΔͨΊɺPMT ΁ͷҹՃిѹʹΑΓޫి໘΁ͱҾ͖‫ͤد‬ΒΕΔɻ͜ͷޮՌΛΠΦϯϑΟʔυόοΫͱ‫Ϳݺ‬ɻΠΦϯ͕ޫి໘ʹ౸ୡ͢Δͱޫిࢠ͕์ग़͞Εͯ͠·͏ɻΠΦϯͷিಥʹΑΓੜ੒͞Εͨޫిࢠ͸ɺ௨ৗͷޫిࢠͱಉ༷ʹ૿෯͞Ε৴߸ΛੜΈग़͢ɻ͜ͷ৴߸͸զʑ͕ଌఆͷ
ର৅ͱ͢Δ৴߸ΑΓ஗Εͯ౸དྷ͢ΔͨΊɺΞϑλʔύϧεͱ‫ݺ‬͹ΕΔɻҰํͰଌఆͷओͳର৅ͱͳΔύϧεΛϝΠϯύ
ϧεͱ‫͢ʹͱ͜Ϳݺ‬ΔɻΞϑλʔύϧε͸ͦͷ౸ண͕࣌ؒΠΦϯͷ࣭ྔͱిՙʹґଘ͢Δ͜ͱ͕؆୯ͳ‫ͤࣔͰࢉܭ‬ΔɻΠΦϯͷੜ੒ҐஔΛl0 ɺޫి໘ͷҐஔΛ l ͱ͠ɺPMT ಺෦ͷిҐΛ V (l) Ͱද͢ɻ͢ΔͱΤωϧΪʔอଘଇ͔Β
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(3.3)

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t=

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dt
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(3.5)
1
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,

m
2q

'

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(3.6)

dl

m/2q ʹൺྫ͢Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻҎԼͷଌఆͰ͸ΞϑλʔύϧεΛධՁ͢Δ‫ج‬४ͱͯ͠ɺΞϑλʔύϧεͷ਺ʹର͢ΔϝΠϯύϧεͷޫిࢠ਺ͷൺΛΞϑλʔύϧεൃ
ੜ֬཰ Pafter ͱఆٛ͢Δɻ
ࡶԻ௒աҼࢠ
ϙΞιϯ෼෍ʹै͏ޫిࢠ‫ݯ‬Λଌఆͨ͠৔߹ɺͦͷ೾ߴ෼෍ͷඪ४ภࠩ͸ޫిࢠͷ‫ ਺ݸ‬Nphe ͷฏߦࠜ-Nphe ʹै͏͸ͣͰ͋Δɻ͔࣮͠͠ࡍʹ͸ PMT ಺෦ͷ૿෯աఔʹ‫ى‬Ҽ͢ΔΏΒ͗ͷͨΊʹɺͦͷ෼෍͸ΑΓ޿͕ͬͯ‫؍‬ଌ͞Ε
Δɻ͜ͷิਖ਼ҼࢠΛࡶԻ௒աҼࢠͱ‫Ϳݺ‬ɻ࣍ʹ PMT ಺෦Ͱͷ૿෯աఔΛߟ͑ΔɻҰͭͷޫిࢠ͕Ұஈ໨ͷμΠϊʔυͰ N1 ‫૿ʹݸ‬෯͞Εͨࡍͷޫిࢠ਺ͷΏ√N1 Ͱ͋ΔɻҰํɺ‫ޙ‬ஈͷ i ஈ໨ͷμΠϊʔυͰ૿෯͞Ε Ni ‫਺ࢠిޫͨͬͳʹݸ‬ͷΏΒ͗͸ Ni Ͱ͋Δɻޫ√√√ిࢠͷ‫ʹ਺ݸ‬ର͢ΔΏΒ͗ͷׂ߹͸ N1 /N1 = 1/ N1 > 1/ Ni ͱͳΓɺN1 < Ni ͔ΒҰஈ໨ͷ‫د‬༩͕࠷΋େ͖͘Β͗͸√ͳΔɻ͜ͷٞ࿦͔Βɺ૿෯աఔʹ‫ى‬Ҽ͢ΔΏΒ͗͸Ұஈ໨ͷμΠϊʔυʹ͓͚ΔΏΒ͕͗ࢧ഑తͰ͋Δ͜ͱ͕Θ͔Δɻ
Ұஈ໨ͷμΠϊʔυͰൃੜͨ͠ΏΒ͗͸‫ޙ‬ஈͷμΠϊʔυͰ૿෯͞ΕΔɻ͜Ε͕ࡶԻ௒աҼࢠΛಋೖ͠ͳ͚Ε͹ͳΒͳ͍ཧ༝Ͱ͋Δɻྔࢠޮ཰ η ͱҰஈ໨ͷμΠϊʔυʹ͓͚Δऩूޮ཰ α ͕ޫྔ N ΍৴߸૿෯཰ G ʹґଘͤͣҰఆͩͱ͢Δͱɺ৴߸‫౓ڧ‬ͷฏ‫ۉ‬஋ Q̄ ͸

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(3.7)

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+
N̄ p2
N̄ p

(3.8)

24

ୈ 3 ষ ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ‫ܦ‬೥มԽͷଌఆ͜͜Ͱޫ‫͕ݯ‬ϙΞιϯ෼෍ʹै͏৔߹ɺv(N ) = 1/N̄ ͱͳΓ্ͷࣜ 3.8 ͕ม‫͖ͯͰܗ‬ɺv(Q) =

1 + v(G)
N̄ p

(3.9)

ͱͳΔɻ͜͜Ͱ N̄ p ͸Ұஈ໨ͷμΠϊʔυʹিಥ͢Δޫిࢠ਺ͷฏ‫ۉ‬஋ͱͳΔ͔Βɺ͜ΕΛ PMT ΁ͷೖࣹޫిࢠ਺

n̄phe ͱ͢Δͱɺࣜ 3.9 ͸n̄phe =
ͱม‫͖Ͱܗ‬Δɻ͜ͷ܎਺ F =Λ‫ٻ‬ΊΔ͜ͱ͕ՄೳͰ͋Δɻ

-!

Var(G)
1+
Ḡ2

"

·

Q̄2
Var(Q)(3.10)

1 + Var(G)/Ḡ2 ͕ࡶԻ௒աҼࢠͰ͋Δɻ࣮‫ݧ‬తʹ͸Ұޫిࢠͷଌఆ͔ΒࡶԻ௒աҼࢠ

3.2 ‫ܦ‬೥มԽͷଌఆ

ਤ 3.3

25

େ‫ܘޱ‬๬ԕ‫૿ࢠిޫ༻ػ߸ॳڸ‬ഒ؅ͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷਪҠɹॳ߸‫ػ‬౥ࡌ༻ PMT ͷ͏ͪɺ2013೥͔Β 2014 ೥ͷଌఆͰֱਖ਼༻ʹ௕࣌ؒଌఆ͞Ε͍ͯͨ PMT ೋຊͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷਪҠΛ͍ࣔͯ͠Δɻ
ͲͪΒͷ PMT ΋Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰͕૿Ճ͍ͯ͠Δ͜ͱ͕Θ͔Δɻ(࡛‫ۄ‬େֶӬ٢ࢯఏ‫)ڙ‬

3.2‫ܦ‬೥มԽͷଌఆ

3.2.1 ଌఆͷ໨త
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26

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27

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(a)

(b)

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ද 3.1

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3.2 ‫ܦ‬೥มԽͷଌఆ

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ද 3.2ޫిࢠ૿ഒ؅ͷ੡଄೔Ұཡ

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(a)

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31

3.3 ղੳํ๏
(a)(b)

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32

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ୈ4ষ

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36

ୈ4ষ

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37

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(a)

(b)

(c)

(d)

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38

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

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݁Ռ

39

4.1 Ұޫిࢠଌఆͱͦͷ҆ఆੑ
(a)

(b)

(c)

(d)

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AC1939ɺʢdʣ2017 ೥ 9 ݄੡଄ͷ AC2815 Ͱ͋Δɻ

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40

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

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݁Ռ

41

4.1 Ұޫిࢠଌఆͱͦͷ҆ఆੑ

(a)

(b)

(c)

(d)

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42

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

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43

4.1 Ұޫిࢠଌఆͱͦͷ҆ఆੑ

(a)

(b)

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(d)

ਤ 4.8

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44

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.9

Ұޫిࢠଌఆͷฏ‫ۉ‬೾ߴͷਪҠ 3 ɹࡶԻ௒աҼࢠ๏ʹΑΓɺҰޫిࢠ૬౰ͷ೾ߴ஋Λਪఆ͠ɺଌఆ೔͝ͱͷਪҠͱͯࣔͨ͠͠΋ͷɻ10 ݄ 30 ೔ͷଌఆσʔλ͸ɺͦͷޫྔ͕௿͍ͨΊࡶԻ௒աҼࢠʹΑΔղੳ্͕ख࣮͘ߦͰ
͖͍ͯͳ͍৔߹͕͋Δɻਤ 4.6 ͱൺ΂Δͱɺͦͷมಈ͕ಉ༷ͷํ޲ʹൃੜ͍ͯ͠Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻΑͬͯ͜ͷมಈ͸೾‫ܗ‬ͷੵ෼ʹ‫ى‬Ҽ͢Δ΋ͷͰ͸ͳ͘ɺଌఆσʔλࣗ਎͕͍࣋ͬͯΔ΋ͷͱߟ͑ΒΕΔɻͦΕͧΕͷਤ͸ʢaʣ2017೥ 9 ݄੡଄ͷ AC2823ɺʢbʣAC2826ɺʢcʣAC2827ɺʢdʣͦͯ͠ AC2828 Ͱ͋Δɻ

݁Ռ

45

4.1 Ұޫిࢠଌఆͱͦͷ҆ఆੑ
(a)

(b)

(c)

(d)

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46

ୈ4ষ

(a)

(b)

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(d)

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47

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(a)

(b)

(c)

(d)

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48

ୈ4ষ

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49

50

ୈ4ষ

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51

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ

(a)

(b)

(c)

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52

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

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53

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ
(a)

(b)

(c)

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4.2.2 Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍
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54

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

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݁Ռ

55

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ
(a)

(b)

(c)

ਤ 4.21Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-શ۠ؒ 1 ɹΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍ɻΞϑλʔύϧεͷ౸དྷ͍࣌ؒͭͯશ۠ؒੵ෼ͨ͠΋ͷɻ3 phe ·Ͱͦͷ਺͕‫ݮʹܹٸ‬গͨ͠‫ޙ‬ɺͦͷ‫ݮ‬গ͕ΏΔ΍͔ʹͳΓɺ࠶౓ 15 pheఔ౓͔Β‫ݮ‬গ͕ૣ͘ͳΔ͜ͱ͕Θ͔ΔɻͦΕͧΕʢaʣֱਖ਼༻ͷ PMT Ͱ͋Δ AA3300ɺʢbʣ2016 ೥ 11 ݄੡଄ͷ

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ਤ 4.21 ͓Αͼਤ 4.22 ʹ࣌ؒతʹશͯͷΞϑλʔύϧεΛ߹‫਺ࢠిޫͨ͠ܭ‬෼෍Λࣔ͢ɻ ਤ͔Βɺ3 ͔Β 15 phe ·Ͱ͸Ξϑλʔύϧε਺ͷ‫ݮ‬গ͕؇΍͔ʹͳΓɺ15 phe Ҏ্ͷΞϑλʔύϧε͸ͦͷ਺͕‫ݮʹܹٸ‬গ͢Δ͜ͱ͕Θ͔Δɻ

56

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.22Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-શ۠ؒ 2 ɹΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍ɻΞϑλʔύϧεͷ౸དྷ͍࣌ؒͭͯશ۠ؒੵ෼ͨ͠΋ͷɻ3 phe ·Ͱͦͷ਺͕‫ݮʹܹٸ‬গͨ͠‫ޙ‬ɺͦͷ‫ݮ‬গ͕ΏΔ΍͔ʹͳΓɺ࠶౓ 15 phe ఔ౓͔Β‫ݮ‬গ͕ૣ͘ͳΔ͜ͱ͕Θ͔ΔɻͦΕͧΕʢaʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1949ɺ
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57

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ
(a)

(b)

(c)

ਤ 4.23Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-160 ͔Β 300 ns ۙ๣ 1 ɹΞϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫ

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ਤ 4.23 ͓Αͼਤ 4.24 ͸ 160 ns ͓Αͼ 360 ns ෇ۙʹண໨ͨ͠ਤͰ͋Δɻ ͜ΕΒͷ౸དྷ࣌ؒͰΞϑλʔύϧεͷฏ‫͕͋ࠩʹ਺ࢠిޫۉ‬Δ͜ͱ͕Θ͔Δɻ͜ΕΛҰ࣍‫ࣹʹݩ‬Өͨ͠΋ͷ͕ਤ 4.25 ͔Βਤ 4.28 Ͱ͋Δɻ
ਤ 4.23(a) ͓Αͼਤ 4.23(b) ʹ஫໨͢Δͱɺ360 ns ෇ۙͷޫిࢠ਺͕ 10 phe ఔ౓ͷ෦෼͔Βɺ౸དྷ͕࣌ؒ୹͍ํ޲
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ͷΠΦϯϑΟʔυόοΫʹ‫ى‬Ҽ͢Δͱߟ͑ΒΕΔɻৄ͘͠͸‫ʹޙ‬ٞ࿦Λߦ͏ɻ
ਤ 4.25 ͔Βਤ 4.28 ʹ஫໨͢Δͱɺ160 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧε͸ͦͷޫిࢠ਺ͷฏ‫ۉ‬஋Λ 18-20 phe ͱͯ͠෼෍
͍ͯ͠ΔɻҰํͰ 360 ns ෇ۙͰ͸ 6-10 phe Λޫిࢠ਺ͷฏ‫ۉ‬஋ͱͯ͠෼෍͍ͯ͠Δɻ͜ͷҧ͍͸ޫి໘Ͱిࢠʹ༩͑ΔΤωϧΪʔͷࠩͰ͋Δͱ༧૝Ͱ͖Δɻৄࡉ͸ٞ࿦Ͱड़΂Δɻ

58

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.24Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-160 ͔Β 300 ns ۙ๣ 2 ɹΞϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫ

ిࢠ਺ͷؔ܎ɻʢaʣɺʢbʣͰ͸ 360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεྔ͕ଟ͘ɺ400 ns ͔ͭ 10 phe ෇͔ۙΒ 200 ns ʹ͔͚ͯ௚ઢతʹޫిࢠ਺͕‫ݮ‬গ͢Δ੒෼͕‫ݟ‬ΒΕΔɻͦΕͧΕʢaʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1949ɺ
ʢbʣAC1952ɺ
ʢcʣ

AC1962ɺͦͯ͠ʢdʣAC1971 Ͱ͋Δɻ

݁Ռ

59

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ

(a)

(b)

(c)

ਤ 4.25Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-160 ns ۙ๣ 1 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 140 ns ͔Β 160 ns

ͷޫిࢠ਺෼෍ɻ160 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺͸ 20 phe ఔ౓Λத৺ʹ෼෍͍ͯ͠Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻͦΕͧΕʢaʣֱਖ਼༻ͷ PMT Ͱ͋Δ AA3300ɺ
ʢbʣ2016 ೥ 11 ݄੡଄ͷ AA7055ɺ
ʢcʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1939
Ͱ͋Δɻ

60

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.26Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-160 ns ۙ๣ 2 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 140 ns ͔Β 160 ns

ͷޫిࢠ਺෼෍ɻ160 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺͸ 20 phe ఔ౓Λத৺ʹ෼෍͍ͯ͠Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻͦΕͧΕʢaʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1949ɺ
ʢbʣAC1952ɺʢcʣAC1962ɺͦͯ͠ʢdʣAC1971 Ͱ͋Δɻ

݁Ռ

61

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ

(a)

(b)

(c)

ਤ 4.27Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-360 ns ۙ๣ 1 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 300 ns ͔Β 440 nsͷޫిࢠ਺෼෍ɻ360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺͸ 10 phe ఔ౓Λத৺ʹ෼෍͍ͯ͠Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻͦΕͧΕʢaʣֱਖ਼༻ͷ PMT Ͱ͋Δ AA3300ɺ
ʢbʣ2016 ೥ 11 ݄੡଄ͷ AA7055ɺ
ʢcʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1939
Ͱ͋Δɻ

62

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.28Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-360 ns ۙ๣ 2 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 300 ns ͔Β 440 nsͷޫిࢠ਺෼෍ɻ360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺͸ 10 phe ఔ౓Λத৺ʹ෼෍͍ͯ͠Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻͦΕͧΕʢaʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1949ɺ
ʢbʣAC1952ɺʢcʣAC1962ɺͦͯ͠ʢdʣAC1971 Ͱ͋Δɻ

݁Ռ

63

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ
(a)

(b)

(c)

ਤ 4.29Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-1100 ns ۙ๣ 1 ɹΞϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺

ͷؔ܎ɻ1100 ns ෇ۙͰΞϑλʔύϧεͷྔ͕ଟ͘ͳ͍ͬͯΔΑ͏ʹ‫͑ݟ‬ΔɻͦΕͧΕʢaʣֱਖ਼༻ͷ PMT Ͱ͋Δ

AA3300ɺʢbʣ2016 ೥ 11 ݄੡଄ͷ AA7055ɺʢcʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1939 Ͱ͋Δɻ1100 ns ෇ۙͷ෼෍
ਤ 4.29 ͔Βਤ 4.30 ͸ 1100 ns ෇ۙʹ஫໨ͨ͠౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤͰ͋Δɻ ಛʹਤ 4.30(c) ΍ਤ 4.30(d)Ͱ͸ 5 phe ఔ౓ͷ੒෼͕ଟ͍͜ͱ͕Θ͔Δɻ͜ΕΛࣹӨ͠ޫిࢠ਺෼෍ͱͨ͠ͷ͕ਤ 4.31 ͱਤ 4.32 Ͱ͋Δɻ ͜Ε͸

160 nsɺ360 ns ෇ۙͷΞϑλʔύϧεʹൺ΂Δͱɺฏ‫͕਺ࢠిޫۉ‬ΑΓ௿͍ޫిࢠ਺ʹҠಈ͍ͯ͠ΔɻͦͷӨ‫Ͱڹ‬ɺޫిࢠ਺෼෍͸ 3 phe ͔Β࿈ଓతʹ‫ݮ‬গ͍ͯ͘͜͠ͱ͕Θ͔Δɻ

64

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.30Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-1100 ns ۙ๣ 2 ɹΞϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺

ͷؔ܎ɻ1100 ns ෇ۙͰΞϑλʔύϧεͷྔ͕ଟ͘ͳ͍ͬͯΔΑ͏ʹ‫͑ݟ‬ΔɻͦΕͧΕʢaʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ

AC1949ɺʢbʣAC1952ɺʢcʣAC1962ɺͦͯ͠ʢdʣAC1971 Ͱ͋Δɻ

݁Ռ

65

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ

(a)

(b)

(c)

ਤ 4.31Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1100 ns ۙ๣ 1 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 1000 ns ͔Β 1200 nsͷޫిࢠ਺෼෍ɻ360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͱൺ΂Δͱɺ1 phe ఔ౓ͷޫిࢠΛ࣋ͭΞϑλʔύϧε͕૿Ճͯ͠
͍Δɻ·ͨ 2 phe ͔Β 5 phe ͷΞϑλʔύϧε਺͕ଞͷ۠ؒͱൺ΂ͯଟ͍ɻͦΕͧΕʢaʣֱਖ਼༻ͷ PMT Ͱ͋Δ

AA3300ɺʢbʣ2016 ೥ 11 ݄੡଄ͷ AA7055ɺʢcʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1939 Ͱ͋Δɻ

66

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.32Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1100 ns ۙ๣ 2 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 1000 ns ͔Β 1200 nsͷޫిࢠ਺෼෍ɻ360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͱൺ΂Δͱɺ1 phe ఔ౓ͷޫిࢠΛ࣋ͭΞϑλʔύϧε͕૿Ճ͍ͯ͠Δɻ·ͨ 2 phe ͔Β 5 phe ͷΞϑλʔύϧε਺͕ଞͷ۠ؒͱൺ΂ͯଟ͍ɻͦΕͧΕʢaʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ

AC1949ɺʢbʣAC1952ɺʢcʣAC1962ɺͦͯ͠ʢdʣAC1971 Ͱ͋Δɻ

݁Ռ

67

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ
(a)

(b)

(c)

ਤ 4.33Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1400 ns ۙ๣ 1 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 1300 ns ͔Β 1500 nsͷޫిࢠ਺෼෍ɻ360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͱൺ΂Δͱɺ1 phe ఔ౓ͷޫిࢠΛ࣋ͭΞϑλʔύϧε͕૿Ճͯ͠
͍Δɻ·ͨ 3 phe ͔Β 15 phe ʹ͔͚ͯ͸Ұ༷ʹ෼෍͍ͯ͠ΔɻͦΕͧΕʢaʣֱਖ਼༻ͷ PMT Ͱ͋Δ AA3300ɺ
ʢbʣ

2016 ೥ 11 ݄੡଄ͷ AA7055ɺʢcʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1939 Ͱ͋Δɻ1400 ns ෇ۙͷ෼෍
ਤ 4.33 ͓Αͼਤ 4.34 ͸౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤͷதͰ΋ɺҰޫిࢠ͕ଟ͘෼෍͍ͯ͠Δ 1400 ns ෇ۙʹ͍ͭͯޫిࢠ਺෼෍Λਤࣔͨ͠΋ͷͰ͋Δɻ 160 nsɺ360 ns ෇ۙͷޫిࢠ਺෼෍ͱൺ΂Δͱ͔֬ʹҰޫిࢠͷׂ߹͕ଟ͍͕ɺ
͜Ε͸‫ ࣔ͢ʹޙ‬1700 ns ෇ۙͷΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍ͱΑ͘ࣅͨੑ࣭Λࣔ͢ɻ

68

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.34Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1400 ns ۙ๣ 2 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 1300 ns ͔Β 1500 nsͷޫిࢠ਺෼෍ɻ360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͱൺ΂Δͱɺ1 phe ఔ౓ͷޫిࢠΛ࣋ͭΞϑλʔύϧε͕૿Ճͯ͠
͍Δɻ·ͨ 3 phe ͔Β 15 phe ʹ͔͚ͯ͸Ұ༷ʹ෼෍͍ͯ͠ΔɻͦΕͧΕʢaʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1949ɺʢbʣ

AC1952ɺʢcʣAC1962ɺͦͯ͠ʢdʣAC1971 Ͱ͋Δɻ

݁Ռ

69

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ
(a)

(b)

(c)

ਤ 4.35Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-1700 ns ۙ๣ 1 ɹΞϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ɻΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺͕ 5 phe ͔Β 15 phe ·ͰҰ༷ʹ෼෍͍ͯ͠Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻͦΕͧΕʢaʣֱਖ਼༻ͷ PMT Ͱ͋Δ AA3300ɺʢbʣ2016 ೥ 11 ݄੡଄ͷ AA7055ɺ
ʢcʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1939 Ͱ͋Δɻ1700 ns ෇ۙͷ෼෍
ਤ 4.35 ͔Βਤ 4.38 ͸ 1700 ns ෇ۙͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ͓Αͼޫిࢠ਺෼෍Ͱ͋Δɻ ͜ΕΒͷΞϑλʔύϧε͸‫و‬Ψε΍ޫి໘Λߏ੒͢Δ෼ࢠ༝དྷͩͱਪଌ͞ΕΔɻ͜ͷޫిࢠ਺෼෍͸ɺ160 ns ෇ۙ΍ 360 ns ෇ۙͷޫిࢠ਺෼෍ͱҧ͍ɺ3 phe ͔Β 15 phe ·ͰҰ༷ʹ෼෍͠ɺ͔ͦ͜Β‫ݮ‬গ͢ΔΑ͏ͳޫిࢠ਺෼෍ͱͳ͍ͬͯΔɻ

70

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.36Ξϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ਤ-1700 ns ۙ๣ 2 ɹΞϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒͱޫిࢠ਺ͷؔ܎ɻΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺͕ 5 phe ͔Β 15 phe ·ͰҰ༷ʹ෼෍͍ͯ͠Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻͦΕͧΕʢaʣ2017೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1949ɺʢbʣAC1952ɺʢcʣAC1962ɺͦͯ͠ʢdʣAC1971 Ͱ͋Δɻ

݁Ռ

71

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ

(a)

(b)

(c)

ਤ 4.37Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1700 ns ۙ๣ 1 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 1600 ns ͔Β 1800 nsͷޫిࢠ਺෼෍ɻ360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͱൺ΂Δͱɺ1 phe ఔ౓ͷޫిࢠΛ࣋ͭΞϑλʔύϧε͕૿Ճͯ͠
͍Δɻ3 phe ͔Β 15 phe ʹ͔͚ͯ͸Ұ༷ʹ෼෍͍ͯ͠ΔɻͦΕͧΕʢaʣֱਖ਼༻ͷ PMT Ͱ͋Δ AA3300ɺ
ʢbʣ2016
೥ 11 ݄੡଄ͷ AA7055ɺʢcʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1939 Ͱ͋Δɻ

72

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.38Ξϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍-1700 ns ۙ๣ 2 ɹΞϑλʔύϧεͷ͏ͪɺ౸དྷ͕࣌ؒ 1600 ns ͔Β 1800 nsͷޫిࢠ਺෼෍ɻ360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεͱൺ΂Δͱɺ1 phe ఔ౓ͷޫిࢠΛ࣋ͭΞϑλʔύϧε͕૿Ճ͍ͯ͠
Δɻ3 phe ͔Β 15 phe ʹ͔͚ͯ͸Ұ༷ʹ෼෍͍ͯ͠ΔɻͦΕͧΕʢaʣ2017 ೥ 8 ݄੡଄ͷ AC1949ɺ
ʢbʣAC1952ɺ
ʢcʣAC1962ɺͦͯ͠ʢdʣAC1971 Ͱ͋Δɻ݁Ռ

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ

ਤ 4.3973Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷਪҠɹॎ࣠͸ 3.6 µs ؒʹ౸དྷͨ͠Ξϑλʔύϧεͷ߹‫͔਺ܭ‬Βࢉग़ͨ͠Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ɺԣ࣠͸ଌఆ೔Ͱ͋Δɻ

4.2.3 Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ਤ 4.39 ʹଌఆ͔ΒಘΒΕͨΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷมಈΛਤࣔͨ͠ɻ͜ΕΛ‫ݟ‬ΔͱɺͲͷ PMT ʹؔͯ͠΋Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰͸؇΍͔ʹ্ঢ͍ͯ͠ΔΑ͏ʹ‫͑ݟ‬Δɻ͔ͦ͠͠ͷઈର஋Λ੡଄͔Βͷ‫ܦ‬ա೔਺ʹԠͯ۠͡ผ͢Δ
͜ͱ͸Ͱ͖ͳ͍ɻ
ҰํɺલઅͰ֬ೝͨ͠Α͏ʹɺ౸དྷ࣌ؒ͝ͱͷΞϑλʔύϧε͸ͦͷྔ͕ PMT ͝ͱʹҟͳ͍ͬͯͨɻͦ͜ͰɺΞϑλʔύϧεͷ૿ՃʹӨ‫͍ͯ͠ڹ‬ΔΠΦϯछผΛ͔֬ΊΔͨΊʹɺΞϑλʔύϧεͷ౸དྷ࣌ؒ͝ͱɺͭ·ΓΠΦϯϑΟʔυόοΫΛҾ͖‫ͨ͜͠ى‬෼ࢠछ͝ͱʹΞϑλʔύϧεͷൃੜ֬཰Λ‫ͨ͠ࢉܭ‬ɻਤ 4.40 ͸֤౸དྷ࣌ؒ͝ͱͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰Λଌఆ೔Λԣ࣠ͱͯ͠ਤࣔͨ͠΋ͷͰ͋Δɻ
ਤ 4.40(b) ͷ He+ ͱਪఆ͞ΕΔΞϑλʔύϧεʹؔͯ͠͸ɺଌఆ‫ؒظ‬Λ௨ͯ͠Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰͕؇΍͔ͳ্ঢΛ͍ͯ͠ΔΑ͏ʹ‫͑ݟ‬Δɻ·ͨɺਤத্ͷ੡଄೔͕‫ ͍ݹ‬PMT ͔Β஋͕େ͖͍͜ͱ͕Θ͔ΔɻҰํͰଞͷ౸དྷ࣌ؒͷΞϑλʔύϧεʹؔͯ͠͸ɺHe+ ͱਪଌ͞ΕΔ੒෼ͱൺ΂ͯͦͷൃੜ֬཰͕খ͍͜͞ͱɺ·ͨ PMT ͷ੡଄೔ʹΑΒͣͦͷ஋͕େখ༷ʑͰ͋Δ͜ͱ͕Θ͔Δɻ͜ͷؔ܎Λ࠶౓ਤࣔͨ͠ͷ͕ɺਤ 4.41 Ͱ͋Δɻԣ࣠͸੡଄͔Βͷ‫ܦ‬ա೔਺ͱͳ͓ͬͯΓɺ੡଄͔Βͷ೔਺ʹґଘͯ͠ He+ ༝དྷͱਪఆ͞ΕΔΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰͕૿Ճ͍ͯ͠Δ͜ͱ͕Θ͔ΔɻͦͷҰํͰଞͷ౸དྷ࣌ؒͷΞϑλʔύϧεʹؔͯ͠͸ɺ૿ՃΑΓ΋‫ݮ‬গ͍ͯ͠ΔΑ͏ʹ‫͑ݟ‬Δɻ͔͠͠੡଄೔͔Βͷ೔਺‫ܦ‬ա͕খ͍͞ PMT Ͱ͸‫ݸ‬ମ͕ࠩେ͖͍͜ͱ΋֬ೝͰ͖ɺ͜ͷมಈ͸ PMT ͝ͱͷ‫ݸ‬ମࠩͰઆ໌Ͱ͖ΔՄೳੑ΋͋Δɻ

360 ns ۙ๣Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷ૿Ճ͕ઢ‫ܕ‬తͳ΋ͷͩͱԾఆͯ͠ɺҰ࣍ؔ਺Λ͋ͯ͸ΊΔͱɺΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷ૿Ճ཰͸ a = 3.6 × 10−5 /year ͱͳͬͨɻ͜ͷ஋͸Ӭ٢ࢯͷଌఆͰಘΒΕͨ஋ͱ͓͓ΑͦҰக͢Δ

ʢਤ 3.3ʣɻਤ 4.42 ͸ɺࠓճͷଌఆͨ͠ PMT ͷ݁Ռʹɺ2014 ೥͔Β 2015 ೥ʹଌఆ͞Εͨ 8dynode-PMT ͷ݁ՌΛՃ͑ൺֱͨ͠΋ͷͰ͋Δɻ7dynode-PMT ͷ૿Ճ཰ʢຊ‫ڀݚ‬ʣͱ 8dynode-PMT ͷ૿Ճ཰ʢӬ٢ࢯʣ͕ಉఔ౓Ͱ͋Δ͜ͱ͔ΒɺΞϑλʔύϧεͷ૿Ճʹؔͯ͜͠ΕΒͷ PMT ͸ಉ༷ͷมԽΛ͢ΔͱਪଌͰ͖Δɻ

74

ୈ4ষ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.40౸དྷ࣌ؒผΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷਪҠɹॎ࣠͸֤౸དྷ࣌ؒͷΈʹ஫໨ͨ͠৔߹ͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ɺԣ࣠͸ଌఆ೔Ͱ͋Δɻ఺ͷ৭ͷҧ͍͕ PMT ͷҧ͍Λද͍ͯ͠ΔɻͦΕͧΕʢaʣ140 ns ͔Β 190 nsɺʢbʣ

300 ns ͔Β 500 nsɺʢcʣ1000 ns ͔Β 1200 nsɺʢdʣ1600 ns ͔Β 1800 ns ͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷਪҠͰ͋Δɻ

݁Ռ

75

4.2 Ξϑλʔύϧεʹؔ͢Δ݁Ռ

(a)

(b)

(c)

(d)

ਤ 4.41౸དྷ࣌ؒผΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͱ‫ܦ‬ա೔਺ͷؔ܎ਤɹ֤౸དྷ࣌ؒʹ஫໨ͨ͠৔߹ͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰Λԣ࣠Λ੡଄͔Βͷ‫ܦ‬ա೔਺Ͱࣔͨ͠ɻ఺ͷ৭ͷҧ͍͕ PMT ͷҧ͍Λද͍ͯ͠ΔɻʢbʣͷΈ͕࣌ؒ‫ܦ‬աʹैͬͯɺΞϑλʔύϧε͕૿Ճ͍ͯ͠ΔɻͦͷଞͷΞϑλʔύϧεʹؔͯ͠͸ɺ੡଄͔Βͷ‫ܦ‬ա೔਺͕গͳ͍΋ͷ͸‫ݸ‬ମ͕ࠩେ͖͘ɺͦͷ‫ݮޙ‬গ͍ͯ͠ΔΑ͏ʹ΋‫͑ݟ‬ΔɻͦΕͧΕʢaʣ140 ns ͔Β 190 nsɺʢbʣ300 ns ͔Β500 nsɺʢcʣ1000 ns ͔Β 1200 nsɺʢdʣ1600 ns ͔Β 1800 ns ͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷਪҠͰ͋Δɻ

76

ୈ4ষ

ਤ 4.42360 ns ۙ๣Ξϑλʔύϧεൃੜ֬཰ͷൺֱɹॎ࣠͸ 300 ns ͔Β 500 ns ͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ɺԣ࣠
͸੡଄͔Βͷ‫ܦ‬ա೔਺Ͱ͋Δɻࠓճଌఆͨ͠ PMT ͷ݁ՌʹՃ͑ͯɺ2014 ೥͔Β 2015 ೥ͷؒʹ௕‫ظ‬ଌఆ͞Ε͍ͯͨ 8dynode-PMT Ͱ͋Δ ZQ3197 ʹؔͯ͠ಉ༷ͷղੳΛߦ͍ɺͦͷ݁ՌΛൺֱͨ͠ɻଌఆ৚͕݅ҟͳΔͨΊ୯७ͳൺֱ͸Ͱ͖ͳ͍͕ɺ7dynode-PMTɺ8dynode-PMT ͷͲͪΒ΋੡଄೔͔Βͷ೔਺‫ܦ‬աʹै͍ɺ360 ns ෇ۙͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰͕͓͓ΑͦҰఆͷׂ߹Ͱ૿Ճ͍ͯ͠Δ͜ͱ͕֬ೝͰ͖Δɻ

݁Ռ

77

ୈ5ষ

ٞ࿦
5.1

ଌఆ‫ܥ‬ͷ‫ܥ‬౷‫ࠩޡ‬ͷٞ࿦

ୈ 4.1.1 અͰଌఆ‫ʹܥ‬͸ɺҰޫిࢠ৴߸ͷฏ‫ిۉ‬ՙྔΛɺ౷‫ࠩޡܭ‬Λ௒͑ͯมԽͤ͞Δ‫ܥ‬౷తͳ໰୊͕ଘࡏ͍ͯ͠Δ
͜ͱ͕Θ͔ͬͨɻҎԼͰ͸ͦͷ‫ݪ‬Ҽʹ͍ͭͯՄೳͳ‫ݶ‬Γٞ࿦͢Δɻ

5.1.1

DRS4 ͷԹ౓ґଘੑ݁ՌͰड़΂ͨΑ͏ʹɺਤ 4.15 Ͱ͸ DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷԹ౓͕ଌఆ‫ؒظ‬தʹฏ‫ ۉ‬4◦ C ౓ఔมԽ͍ͯͨ͜͠ͱ͕Θ͔Δɻ
͜ͷԹ౓มԽ͸ DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷ΋ͷͰ͋ΓɺPMT ͷԹ౓Ͱ͸ͳ͍ɻ·ͨ DRS4 ධՁ‫ج‬൘͸ൃ೤͢ΔͨΊɺਤ 4.15
ͷ݁Ռ͔Β୯७ʹࣨԹΛਪఆ͢Δ͜ͱ͸Ͱ͖ͳ͍ɻલઅͷ݁Ռͱͯ͠ਤ 4.4 ͔Βਤ 4.6 ͱਤ 4.15 Λൺֱ͢Δͱɺฏ‫ۉ‬ిՙྔͷมԽʹ͸ DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷԹ౓มԽʹ‫ݟ‬ΒΕΔେ‫ہ‬తͳมԽ͕͋Δͱ͸͍͑ͳ͍ɻԾʹมಈ͕ଘࡏ͍ͯ͠Δ
৔߹Ͱ΋ɺͦͷมಈ͸‫ࡏݱ‬஫໨͍ͯ͠Δ΋ͷΑΓ΋খ͍͞ͱߟ͑ΒΕΔɻਖ਼֬ͳٞ࿦ͷͨΊʹ͸ PMT ͷԹ౓มԽΛ֬
ೝ͢Δඞཁ͕͋Δɻ

5.1.2 ͦͷଞͷ‫ݪ‬Ҽͷਪଌ
PMT ͷԹ౓มԽʹΑΔมಈ

PMT ΋ͦͷಛੑ͕Թ౓ʹΑͬͯมԽ͢Δ͜ͱ͕஌ΒΕ͍ͯΔɻྫ͑͹μʔΫΧ΢ϯτ͸ࣨԹ 20◦ C ఔ౓Ͱ
10 Hz Ͱൃੜ͢Δɻ͔͠͠ɺPMT ʹΑΔύϧεͷ෯͕਺ ns Ͱ͋Δ͜ͱΛߟྀ͢ΔͱɺҰճͷύϧεʹμʔΫΧ΢ϯτ͕ࠞೖ͢Δ֬཰͸ 10−8 ఔ౓Ͱ͋ΓɺेສΠϕϯτଌఆͨ͠ͱͯ͠΋΄ͱΜͲࠞೖ͠ͳ͍ɻ
·ͨࠓճͷଌఆ͸ PMT ͷಈ࡞Թ౓಺ʹऩ·͍ͬͯΔͱߟ͑ΒΕɺ‫ͳ୺ۃ‬ෛՙΛ͔͚ͨͱ͸ߟ͑ʹ͍͘ɻPMTͷ৴߸૿෯཰ͷԹ౓ʹΑΔґଘੑ͸͓͓Αͦ 0.1%/◦ C ͱ‫ݴ‬ΘΕ͍ͯΔɻദࢢͷฏ‫ؾۉ‬ԹͷมԽ͸ 10 ݄͔Β 11݄ʹ͔͚ͯ໿ 5◦ C Ͱ͋Γɺ͜ͷԹ౓มԽ͔Β༧ଌ͞ΕΔมԽ͸ 0.5% ఔ౓Ͱ͋Δ [25]ɻ৴߸૿෯཰Ͱ 4% ͔Β

5% ͷมԽΛੜΈग़͢ʹ͸ɺ40◦ C ఔ౓ͷԹ౓มԽ͕ඞཁͱͳΔͨΊ‫࣮ݱ‬తͰ͸ແ͍ɻҎ্ͷ͜ͱ͔ΒɺԾʹԹ౓มԽ͕͋ͬͨͱͯ͠΋ɺͦͷมԽ͸े෼খ͘͞ɺ‫ࡏݱ‬ٞ࿦͍ͯ͠Δมಈʹରͯ͠ࢧ഑తͰ͸ແ͍ͱߟ͑ΒΕΔɻ

PMT ΁ͷҹՃిѹͷ҆ఆੑ

PMT ͷ৴߸૿෯཰͸ҹՃిѹͷ΂͖ؔ਺ʹै͏ɻͦͷͨΊҹՃిѹͷมಈ͕খ͍͞৔߹Ͱ΋ɺ৴߸૿෯཰ͷมಈ͸ͦͷ΂͖ʹै͍େ͖͘ͳΔɻࠓճͷଌఆͰ༻͍ͨ௚ྲྀి‫ݯ‬͸ 0.001 V ͷਫ਼౓Ͱ҆ఆͰ͋Δɻ͔͜͠͠ͷిѹ͕ CW ճ࿏ʹ఻ΘΓɺPMT ʹ࣮ࡍʹҹՃ͞ΕΔ·Ͱͷ҆ఆੑ͸֬ೝͰ͖͍ͯͳ͍ɻ·ͣɺҹՃిѹͷมԽ͕৴߸૿෯཰ͷมԽʹͲΕ͚ͩӨ‫͢ڹ‬

78

ୈ5ষ

ٞ࿦

Δ͔ఆࣜԽ͢ΔɻPMT ͷҰޫిࢠฏ‫ిۉ‬ՙྔ Q[mVns] ͱ৴߸૿෯཰ G ʹ͸ҎԼͷؔ܎͕੒Γཱͭɻ(5.1)

Q=e·G·R
͜͜Ͱ R ͸ಡΈग़͠ճ࿏ͷಛੑΠϯϐʔμϯεͰ͋Δɻ͔͜͜Β(5.2)

δQ/Q = δG/G

͕ಋ͚Δɻͭ·Γ৴߸૿෯཰ͷมԽ཰͸Ұޫిࢠฏ‫ిۉ‬ՙྔͷมԽ཰ʹ౳͍͠ɻҰํͰɺ৴߸૿෯཰͸ҹՃిѹͷؔ਺ͱͯࣜ͠ 5.3 ͷΑ͏ʹදͤΔɻ

G(V ) = A(V − 350)BδG(V ) = A · B(V − 350)
δG(V )/G(V ) = B ·

(5.3)
B−1

δV

δV
V − 350

(5.4)
(5.5)

Ҏ্ͷؔ܎͔ΒɺҹՃిѹͷมԽ཰ͱҰޫిࢠฏ‫ిۉ‬ՙྔͷมԽ཰ͷؔ܎͸ δQ/Q = B · δV /(V − 350) ͱͳΔɻ͜͜ʹҰޫిࢠଌఆͷҹՃిѹͰ͋Δ V = 1400 V Λ୅ೖ͢ΔɻB ͸৴߸૿෯཰ͷࢦ਺Ͱ͋Γɺ͜͜Ͱ͸Ұఆͷ஋Ͱ͋ΔͱԾఆ͢Δɻ࡛‫ۄ‬େֶ੢ࢁࢯͷଌఆ͔Β B ∼ 4 Ͱ͋Δ͜ͱ΋Θ͔͍ͬͯΔɻҰޫిࢠฏ‫ిۉ‬ՙྔͷมಈ͸ඪ४ภࠩͰ 4% ͔Β 5% ఔ౓Ͱ͋ΔͷͰɺ͜ΕΛ࣮‫͢ݱ‬ΔͨΊʹ͸ɺҹՃిѹ͕ δV /V ∼ 1% มಈ͍ͯ͠
Ε͹ྑ͍͜ͱ͕Θ͔Δɻ

۩ମతʹߟ͑ΒΕΔྫͱͯ͠ɺPMT ಺෦ʹ૊Έࠐ·Ε͍ͯΔπΣφʔμΠΦʔυͷҹՃిѹมԽ͕ߟ͑ΒΕΔɻ
εϖοΫγʔτʹΑΔͱɺπΣφʔμΠΦʔυͷԹ౓มԽʹΑΔҹՃిѹͷมԽ͸ 0.1%/◦ C Ͱ͋Δɻͭ·ΓɺԹ౓͕ 10◦ C ఔ౓มԽ͢Δͱ 350 V ʹରͯ͠ 3.5 V ͷͣΕ͕ੜ͡Δɻ͢Δͱɺ૿෯཰ͷࣜ 5.3 ʹ͓͚Δ V − 350 ͷ͏ͪɺ‫ݻ‬ఆͩͱߟ͍͑ͯΔ 350 V ͕มಈ͢Δ͜ͱʹΑΓɺฏ‫ిۉ‬ՙྔͷมಈ͕ੜ੒͞ΕΔͱߟ͑ΒΕΔɻDRS4
Ͱฏ‫ ۉ‬4◦ C ͷมԽ͕֬ೝ͞Ε͍ͯΔͨΊɺ10◦ C ఔ౓ͷԹ౓มԽ͕ൃੜ͢ΔՄೳੑ͸൱ఆͰ͖ͳ͍ɻ
Ҏ্ͷ͜ͱ͸ԾઆͰ͋Γɺ‫ূݕ‬Λߦ͍ͬͯͳ͍ɻࠓ‫ ޙ‬PMT ΍ CWHV ճ࿏ͷԹ౓ಛੑΛଌఆ͢Δඞཁ͕͋Δɻޫ‫ݯ‬ͷෆ҆ఆੑଌఆ‫ؒظ‬தʹޫ‫ʹݪ‬͸ෆ҆ఆੑ͕͋Δ͜ͱ͕൑໌͍ͯͨ͠ɻ͔͠͠ɺҰޫిࢠଌఆͰ͸ɺҰޫిࢠ੒෼͕ೋޫి
ࢠҎ্ͷ੒෼ͱൺ΂ͯे෼େ͖͚Ε͹ଌఆ͸ՄೳͰ͋ΔͨΊɺޫ‫ݯ‬ͷෆ҆ఆੑ͕Ұޫిࢠͷ৴߸‫ʹ౓ڧ‬େ͖ͳӨ‫ڹ‬Λ༩͑Δͱ͸ߟ͑೉͍ɻୈ 3.3.1 અͰड़΂ͨΑ͏ʹɺޫ‫ݯ‬ͷมಈʹΑͬͯฏ‫ۉ‬ͷޫిࢠ਺͸มԽ͠ɺ೾ߴ෼෍
தͰҰޫిࢠ੒෼ʹର͢Δೋޫిࢠͷࠞೖ཰΋มԽ͢Δɻ͔͠͠ɺਤ 4.4 ͔Βਤ 4.5 தͰ͸ɺೋޫిࢠ੒෼ΛߟྀͤͣʹߦͬͨΨ΢εؔ਺ͷϑΟοτʹΑΔฏ‫ిۉ‬ՙྔʢ‫ؙ‬ʣͱҰޫిࢠͷΈͷ෼෍ʹର͢ΔΨ΢εؔ਺ϑΟοτ͔Βಘͨฏ‫ిۉ‬ՙྔʢ࢛֯ʣ͸΄ͱΜͲͷ఺Ͱ౷‫ࠩޡܭ‬ͷൣғͰҰக͓ͯ͠ΓɺೋޫిࢠҎ্੒෼ͷ༗ແ͕ฏ‫ిۉ‬ՙྔͷਪఆʹ‫͢΅ٴ‬มԽ͸‫ࡏݱ‬஫໨͍ͯ͠Δมಈʹൺ΂ͯখ͍͞ͱ‫͑ݴ‬Δɻ͜͏ͨ͠ཧ༝͔Βɺޫ‫ݯ‬ͷෆ҆ఆੑ͕Ұޫిࢠͷฏ‫ిۉ‬ՙྔʹ‫͢΅ٴ‬Ө‫ڹ‬͸ඇৗʹখ͍͞ɻDRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷ૿෯཰ͷೖྗ୺ࢠґଘੑҰޫిࢠͷฏ‫ిۉ‬ՙྔͷ҆ఆੑΛධՁ͢ΔதͰɺDRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷೖྗ୺ࢠʹΑΓग़ྗͷେ͖͕͞ҟͳΔ͜ͱ͕
ਤ 5.1(a) ͔ΒΘ͔ͬͨɻਤ 5.1 ͸ଌఆͨ͠શͯͷ PMT ʹؔͯ͠ɺͦͷҰޫిࢠฏ‫ిۉ‬ՙྔΛ DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷೖྗ୺ࢠϖΞʢද 5.3 ࢀরʣ͝ͱʹਤࣔͨ͠΋ͷͰ͋Δɻ͜ΕΛ‫ݟ‬Δͱɺ֤ೖྗ୺ࢠϖΞؒͰ͹Β͖͕ͭ͋Δ
΋ͷͷɺೖྗ୺ࢠϖΞ 0 ͷΈฏ‫ిۉ‬ՙྔ͕খ͍͞܏޲͕͋Δɻ͜ΕΛ‫͢ূݕ‬ΔͨΊɺDRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷಛੑධՁΛߦͬͨɻଌఆͷ݁Ռɺද 5.1 ͔Βද 5.2 ʹࣔ͢Α͏ʹɺೋຕͷ DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷീͭͷೖྗ୺ࢠͷ͏ͪɺҰͭͷೖྗ୺ࢠ͚ͩଞͷೖྗ୺ࢠΑΓ΋ग़ྗ͕௿͍͜ͱ͕Θ͔ͬͨɻ ද 5.3 ͔Βද 5.4 ʹ͸ɺग़ྗ೾ߴͷมԽ཰͕ฏ‫ిۉ‬ՙྔͷมԽ཰ʹൺྫ͢ΔͱԾఆͨ͠৔߹ʹ͓Α΅͢Ө‫ڹ‬ͷେ͖͞Λ·ͱΊͨɻ ͜ΕΒͷද͔Βɺೖྗ୺ࢠͷϖΞؒ
Ͱ࠷େ 10% ͷ͕ࠩੜ͡Δ͜ͱ͕Θ͔ͬͨɻ

79

5.1 ଌఆ‫ܥ‬ͷ‫ܥ‬౷‫ࠩޡ‬ͷٞ࿦
(a)

(b)

ਤ 5.1 DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷೖྗ୺ࢠґଘੑɹ DRS4 ධՁ‫ج‬൘ͷೖྗͷ͏ͪɺೖྗ୺ࢠϖΞ 0 ͷΈฏ‫ిۉ‬ՙྔ͕খ͞
͍܏޲͕‫ݟ‬ΒΕΔɻೖྗ୺ࢠϖΞ 3 ͸ֱਖ਼༻ PMT Ͱ‫ݻ‬ఆ͍ͯͨͨ͠Ίɺ఺͕ 1 छྨͷΈͱͳΔɻ৭ͷҧ͍͸ଌఆͨ͠ PMT ͷҧ͍Ͱ͋Δɻʢaʣ͸ೖྗ୺ࢠؒͷ૿෯཰ͷࠩΛิਖ਼͍ͯ͠ͳ͍σʔλɺʢbʣ͸ೖྗ୺ࢠؒͷ૿෯཰ͷࠩΛิਖ਼ͨ͠‫ޙ‬ͷσʔλͰ͋Δɻද 5.1 DRS4 ධՁ‫ج‬൘ग़ྗͷೖྗ୺ࢠґଘੑɹ 30 mV ύϧεೖྗDRS4 Serial

input channel

Output Amplitude [mV]

2316

1

2316

2

2316

3

31.0 (+3.4%)

2316

4

32.3 (+7.7%)

2386

1

31.0 (+3.5%)

2386

2

32.2 (+7.4%)

2386

3

31.0 (+3.3%)

2386

4

32.3 (+7.7%)

24.8 (−17.2%)
32.3 (+7.6%)

ද 5.2 DRS4 ධՁ‫ج‬൘ग़ྗͷೖྗ୺ࢠґଘੑɹ 300 mV ύϧεೖྗDRS4 Serial

input channel

Output Amplitude [mV]

2316

1

2316

2

2316

3

316.0 (+5.3%)

2316

4

315.4 (+5.1%)

2386

1

315.8 (+5.3%)

2386

2

314.3 (+4.8%)

2386

3

315.4 (+5.1%)

2386

4

315.1 (+5.0%)

252.5 (−15.8%)
314.9 (+5.0%)

80

ୈ5ষ

ٞ࿦

ද 5.3 DRS4 ධՁ‫ج‬൘ग़ྗͷೖྗ୺ࢠϖΞґଘੑɹ 30 mV ύϧεೖྗDRS4 Serial

input pair (channels)

Deference from input2316

0 (1&2)2316

1 (3&4)2386

2 (1&2)

+5.5%

2386

3 (3&4)

+5.5%

−4.8%
+5.5%

ද 5.4 DRS4 ධՁ‫ج‬൘ग़ྗͷೖྗ୺ࢠϖΞґଘੑɹ 300 mV ύϧεೖྗDRS4 Serial

input pair (channels)

Deference from input2316

0 (1&2)2316

1 (3&4)2386

2 (1&2)

+5.0%

2386

3 (3&4)

+5.0%

−5.4%
+5.2%

͔͠͠ɺਤ 4.4 ͔Βਤ 4.6 ʹࣔͨ͠Ұޫిࢠͷฏ‫ిۉ‬ՙྔ͸͢Ͱʹ͜ͷޮՌΛߟྀͨ݁͠ՌͰ͋Δɻิਖ਼‫Ͱޙ‬΋౷‫ࠩޡܭ‬Λ௒͑Δมಈ͸ґવͱͯ͠ଘࡏ͍ͯ͠ΔɻͦͷͨΊɺ೾ߴग़ྗͷೖྗ୺ࢠґଘੑ͸ɺҰޫిࢠฏ‫ిۉ‬ՙྔʹ‫ܥ‬౷తͳ‫ࠩޡ‬ΛੜΈग़͕͢ɺ͜ͷޮՌͷΈͰਤ 4.4 ͔Βਤ 4.6 தͷมಈΛઆ໌͢Δ͜ͱ͸Ͱ͖ͳ͍͜ͱ͕Θ͔ͬͨɻ࣓৔ʹΑΔӨ‫ڹ‬࣓৔ʹΑΔӨ‫ڹ‬͸ PMT ͷ։ൃஈ֊Ͱௐࠪ͞Ε͓ͯΓɺPMT ͷग़ྗʹେ͖ͳӨ‫ڹ‬Λ‫͕֬ͱ͍͜ͳ͞΅ٴ‬ೝ͞Ε͍ͯΔɻͦͷͨΊɺࠓճͷมಈ͕࣓৔ͷӨ‫͋Ͱڹ‬Δͱ͸ߟ͑ʹ͍͘ɻ

81

5.2 Ξϑλʔύϧε౸དྷ࣌ؒͷղऍ5.2Ξϑλʔύϧε౸དྷ࣌ؒͷղऍ

ਤ 4.17 ͔Βਤ 4.18 ʹ͓͍ͯҰ൪໨ͷϐʔΫͰ͋Δ 160 ns ΛਫૉΠΦϯ H+ ‫ͨ͠ͱݯى‬৔߹ɺଞͷϐʔΫͷ‫ݪ‬ҼͱͳΔΠΦϯΛਪఆͨ͠΋ͷΛ࣍ʹࣔ͢ɻ160 ns ∼ 1 ∼ H+

360 ns/160 ns ∼ 2.3 ∼ He

(5.6)
+

+
1100 ns/160 ns ∼ 6.9 ∼ CO+
2 ɺAr
+
+

1700 ns/160 ns ∼ 10.6 ∼ Rb ɺSb ɺXe+ ɺKr+ ɺCs+

(5.7)
(5.8)
(5.9)

͜ΕΒͷਪఆ͕ਖ਼͔֬Ͳ͏͔ߟ͑ΔɻਫૉΠΦϯ H+ ͸ࣜ 3.6 ΑΓɺ࠷΋খ͍͞౸དྷ࣌ؒΛ࣋ͭͱߟ͑ΒΕΔɻ࣍ʹϔϦ΢ϜΠΦϯ He+ ʹؔͯ͠͸ɺ360 ns ۙ๣ͷΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰ਪҠͷ݁Ռʢਤ 4.41(b)ʣͱɺϔϦ΢ϜΨε͕ΨϥεΛಁա͠ PMT ಺ʹ৵ೖ͢Δࣄ࣮͔Β֬ূ͕࣋ͯΔɻଞͷΠΦϯʹؔͯ͠͸ɺ‫ͳ࣮֬Ͱ఺࣌ݱ‬൑அΛԼ͢͜ͱ͸Ͱ͖ͳ͍ɻͦ͜Ͱ PMT ͷ੡଄աఔΛߟྀ͠ɺେ‫ؾ‬தʹ‫·ؚ‬Ε͍ͯΔ΋ͷͱͯ͠ CO2 ɺArɺKr ͓Αͼ Xe Λਪఆ͠ɺޫ
ి໘ͷૉࡐͱͯ͠༻͍ΒΕ͍ͯΔ΋ͷͱͯ͠ RbɺSbɺCs ͕ଘࡏ͍ͯ͠Δͱਪଌͨ͠ɻҎԼ 160 ns ۙ๣Λ H+ ༝དྷɺ
+
+
+
+
+
360 ns ۙ๣Λ He+ ༝དྷɺ1100 ns ۙ๣Λ Ar+ ͓Αͼ CO+
2 ༝དྷɺ1700 ns Λॏ͍෼ࢠʢRb ɺSb ɺCs ɺKr ɺXe ʣ༝དྷͱԾఆͯٞ͠࿦Λߦ͏ɻ
·ͨ PMT ؒͷൺֱ͔Βɺ੡଄͔Β࣌ؒ‫ܦ‬աͷେ͖͍ PMTʢਤ 4.17(a)ɺਤ 4.17(a)ʣʹؔͯ͠͸ɺHe+ ༝དྷͷϐʔΫ͕ଞͷϐʔΫͱൺֱͯ͠ࢧ഑తͰ͋Δ͜ͱ͕Θ͔Δɻ͜Ε͸ PMT ಺ͷϔϦ΢Ϝྔ͕࣌ؒ‫ܦ‬աͱ‫૿ʹڞ‬Ճ͍ͯ͘͜͠
ͱΛߟ͑Δͱઆ໌Ͱ͖Δɻ

82

5.3

ୈ5ষ

ٞ࿦

Ξϑλʔύϧεޫిࢠ਺ͷղऍ

5.3.1 200 ns ͔Β 400 ns ʹ෼෍͢ΔΞϑλʔύϧεਤ 4.23(a) ͓Αͼਤ 4.23(b) Ͱ͸ɺHe+ ༝དྷͷϐʔΫ෇͔ۙΒ 200 ns ෇ۙ·Ͱޫిࢠ਺͕‫ݮ‬গ͠ͳ͕Β෼෍͍ͯ͠
ΔΞϑλʔύϧεΛ֬ೝ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖ͨɻ͜Ε͸ҎԼͷΑ͏ͳղऍ͕Ͱ͖Δɻ
·ͣɺຊདྷͳΒ͹Ұஈ໨ͷμΠϊʔυͰి཭ͨ͠෼ࢠ͸ 350 V ͷిҐࠩʹΑΓޫి໘ʹ౸ୡ͢Δࡍʹ 350eV ͷΤωϧΪʔΛ֫ಘ͢Δ͸ͣͰ͋Δɻ͜͏ͯ͠ޫి໘ʹ౸ୡͨ͠ΠΦϯ͸ɺి཭ଛࣦʹΑΓޫి໘ͷిࢠʹΤωϧΪʔΛ༩͑
Δɻ͜ͷ൓ԠͰిࢠ͕ಘͨΤωϧΪʔ͕ɺిࢠͷ࢓ࣄؔ਺ × ૉిՙΑΓ΋େ͖͍΋ͷͰ͋Ε͹ɺిࢠ͸ޫి໘͔Βࣗ༝ʹඈͼग़͢͜ͱ͕Ͱ͖Δɻ͜͜ͰɺҰஈ໨ͷμΠϊʔυͱޫి໘ͷؒͷిҐ͕ࠩ‫ʹ཭ڑ‬ൺྫͯ͠૿‫͢ݮ‬Δͱߟ͑Δɻ
͢Δͱޫి໘͔Βͷ‫ʹ཭ڑ‬ൺྫͯ͠ΠΦϯͷ֫ಘ͢ΔΤωϧΪʔ͸มԽ͢Δɻͭ·Γɺޫి໘ʹ͍ۙҐஔͰੜ੒͞ΕͨΠΦϯ͸֫ಘ͢ΔΤωϧΪʔ͕খ͘͞ͳΔɻ
͜͏ͨ͠৚݅Λຬͨ͢ͷ͸ɺҰஈ໨ͷμΠϊʔυͱޫి໘ͷؒΛӡಈ͍ͯ͠Δ‫ؾ‬ମ෼ࢠͰ͋Δɻ͜ͷΑ͏ͳ‫ؾ‬ମ෼ࢠ͕ΠΦϯͱͳΓҾ͖‫͢͜ى‬Ξϑλʔύϧεͷిՙ͸খ͘͞ͳΔͱ༧૝Ͱ͖ΔɻҰํͰɺޫి໘ʹ͚ۙΕ͹͍ۙ΄Ͳ౸དྷ࣌ؒ͸ૣ͘ͳΔͷͰɺ͜Ε΋ਤ 4.23(a) ͓Αͼਤ 4.23(b) ͷߏ଄ͱ௰᧒͕߹͏ɻҎ্ͷ͜ͱ͔Βɺਤ 4.23(a) தͷಛ௃తͳ෼෍͸ɺμΠϊʔυͱޫి໘ͷؒΛු༡͍ͯ͠Δ‫ؾ‬ମ෼ࢠ͕‫ݪ‬ҼͰ͋Δͱߟ͑ΒΕΔɻͦͷߏ଄͕ He+ ༝དྷͷΞϑλʔύϧε෇ۙͰ‫ݟ‬ΒΕΔͷ΋ɺϔϦ΢Ϝޫి໘Λಁաͯ͠৵ೖͯ͘͠Δͱߟ͑Ε͸ෆࣗવͰ͸ͳ͍ɻ

5.3.2 ౸དྷ࣌ؒ͝ͱͷޫిࢠ਺෼෍ͷࠩ
ਤ 4.26 ͔Βਤ 4.28 ͔Β͸ɺH+ ༝དྷͷΞϑλʔύϧεͱ He+ ༝དྷͷΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺෼෍ͷؒʹ໌Β͔ͳ͕ࠩ͋Δ͜ͱ͕Θ͔ͬͨɻ͜ͷࠩ͸ి཭ଛࣦͷࡍʹࣦ͏ΤωϧΪʔࠩʹΑͬͯઆ໌͞ΕΔͱߟ͑ΒΕΔɻҰൠʹཻࢠ͕ E ∼ MeV ఔ౓ͷΤωϧΪʔΛ࣋ͭ࣌ʹ͸ɺͦͷ‫ ʹࢉܭ‬Bethe-Bloch ͷ͕ࣜ࢖༻͞ΕΔ͕ɺPMT ಺ͰҰஈ໨ͷμΠϊʔυͱޫి໘ؒͷిҐࠩ͸ 350 V Ͱ͋ΔͨΊɺΠΦϯͷಘΔΤωϧΪʔ͸͍͍ͤͥ 350 eV Ͱ͋ΔɻͦͷͨΊ

Bethe-bloach ͷࣜͰ͸ٞ࿦Λߦ͏͜ͱ͕Ͱ͖ͳ͍ɻ
௿଎ͷՙిཻࢠʹର͢Δิਖ਼ࣜͱͯ͠͸ɺྫ͑͹ LSS ެࣜͱ‫ݺ‬͹ΕΔ࣍ͷ͕ࣜଘࡏ͢Δ [26][27]ɻ

8πe2 a0 N
dE
=
·(
dx
ϵ0

7/6

Z1 Z2
2/3
2/3
Z1 + Z2v)3/2 · v(5.10)0͜͜ͰɺZ1 ɺZ2 ͸ͦΕͧΕೖཻࣹࢠͷిՙͱΤωϧΪʔΛ֫ಘ͢ΔཻࢠͷిՙͰ͋Δɻa0 ͸ର৅ͱͳΔ෺࣭ͷ‫֩ࢠݪ‬൒‫ܘ‬ɺN ͸ີ౓Ͱ͋Δɻ·ͨ v0 ͸‫ي‬ಓిࢠͷฏ‫ۉ‬଎౓Λද͢ɻ
ࣜ 5.10 ͸଎౓ v ʹൺྫ͢ΔͷͰɺ଎౓ͷେཻ͖͍ࢠ΄ͲΑΓଟ͘ΤωϧΪʔΛࣦ͏ɻೖࣹ͢ΔΠΦϯͷ଎౓͸ɺ
ࣜ 3.6 ͔Β࣭ྔͷฏํࠜͷ‫ʹ਺ٯ‬ൺྫ͢Δɻͭ·Γ୯Ґ௕͋ͨ͞Γʹՙిཻࢠ͕ࣦ͏ΤωϧΪʔ͸ɺΠΦϯͷ࣭ྔʹର√ͯ͠ 1/ mion ʹै͍‫ݮ‬গ͢ΔɻϔϦ΢ϜΠΦϯͷ࣭ྔ mHe ͱਫૉΠΦϯͷ࣭ྔ mH ͷൺ͸ mHe /mH = 4 ͳͷͰɺ୯Ґ௕͋ͨ͞Γʹࣦ͏ΤωϧΪʔͷൺ͸

EHe
=
EH

,

mH
1
=
mHe
2

(5.11)

ͱͳΔɻH+ ͓Αͼ He+ ʹ༝དྷ͢ΔΞϑλʔύϧεͷฏ‫਺ࢠిޫۉ‬ͷൺ͸͓͓Αͦ 1/2 Ͱ͋ΔͷͰɺి཭ଛࣦͰࣦ͏
ΤωϧΪʔʹൺྫͨ͠ޫిࢠ͕์ग़͞ΕΔͱߟ͑Ε͹ɺH+ ͱ He+ ༝དྷΞϑλʔύϧεͷޫిࢠ਺ͷൺ͕આ໌Ͱ͖Δɻ
·ͨɺਤ 4.19 ͱਤ 4.20 ʹ஫໨͢Δͱɺ౸ண࣌ؒ 200 ns ͔Β 1000 ns ʹ͔͚ͯɺߴ͍ޫిࢠ਺Λ࣋ͭΞϑλʔύϧεͷ਺͕ঃʑʹ‫ݮ‬গ͍ͯ͠Δ͜ͱ͕֬ೝͰ͖Δɻ͜ΕΛࣔͨ͠ͷ͕ਤ 5.2 Ͱ͋Δɻ͜ͷԾઆͷԼͰ͸ɺ1000 ns ͔Β5.3 Ξϑλʔύϧεޫిࢠ਺ͷղऍ

ਤ 5.2

83

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84

ୈ5ষ

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85

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86

ୈ5ষ

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0.9 × 10−4 · exp(−Q/0.5 × 10−4 ) + 9.1 × 10−5 Ͱ͋ΔɻͱͳΔɻࣜ 5.13 ʹ͓͍ͯ t = ∞ ͷ‫ݶۃ‬ΛͱΔͱ Pafter (∞) = a · τ ͱͳΔͷͰɺΞϑλʔύϧεൃੜ֬཰͸͋ΔҰ
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89

ୈ6ষ

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Helo, J. Hinton, B. Hnatyk, J. Huet, M. Huetten, T. B. Humensky, M. Hussein, J. Hörandel, Y. Ikeno, T. Inada,
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H. Landt, J. Lapington, P. Laporte, S. Lee, J. Lees, J. Lefaucheur, J.-P. Lenain, G. Leto, E. Lindfors, T. Lohse,
S. Lombardi, F. Longo, M. Lopez, F. Lucarelli, P. L. Luque-Escamilla, R. López-Coto, M. C. Maccarone,
G. Maier, G. Malaguti, D. Mandat, G. Maneva, S. Mangano, A. Marcowith, J. Martí, M. Martínez, G. Martínez,S. Masuda, G. Maurin, N. Maxted, C. Melioli, T. Mineo, N. Mirabal, T. Mizuno, R. Moderski, M. Mohammed,
T. Montaruli, A. Moralejo, K. Mori, G. Morlino, A. Morselli, E. Moulin, R. Mukherjee, C. Mundell, H. Muraishi,
K. Murase, S. Nagataki, T. Nagayoshi, T. Naito, D. Nakajima, T. Nakamori, R. Nemmen, J. Niemiec, D. Nieto,
M. Nievas-Rosillo, M. Nikołajuk, K. Nishijima, K. Noda, L. Nogues, D. Nosek, B. Novosyadlyj, S. Nozaki,
Y. Ohira, M. Ohishi, S. Ohm, A. Okumura, R. A. Ong, R. Orito, A. Orlati, M. Ostrowski, I. Oya, M. Padovani,
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A. Porcelli, E. Prandini, J. Prast, G. Principe, M. Prouza, E. Pueschel, G. Pühlhofer, A. Quirrenbach, M. Rameez,
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P. Romano, G. Romeo, J. Rosado, J. Rousselle, G. Rowell, B. Rudak, I. Sadeh, S. Safi-Harb, T. Saito, N. Sakaki,
D. Sanchez, P. Sangiorgi, H. Sano, M. Santander, S. Sarkar, M. Sawada, E. J. Schioppa, H. Schoorlemmer,
P. Schovanek, F. Schussler, O. Sergijenko, M. Servillat, A. Shalchi, R. C. Shellard, H. Siejkowski, A. Sillanpää,
D. Simone, V. Sliusar, H. Sol, S. Stanič, R. Starling, Ł. Stawarz, S. Stefanik, M. Stephan, T. Stolarczyk,
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P. Vallania, L. Valore, W. van Driel, C. van Eldik, J. Vandenbroucke, V. Vassiliev, M. Vecchi, S. Vercellone,
S. Vergani, C. Vigorito, S. Vorobiov, M. Vrastil, M. L. Vázquez Acosta, S. J. Wagner, R. Wagner, S. P.
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