大型ミューオンテレスコープによる大型ミューオンテレスコープでの銀河宇宙線強度の観測＇２０１０（銀河宇宙線強度変動の観測
Ooty

共同研究者リスト：
大阪市立大学理学研究科
伊藤信夫
荻尾彰一 奥田剛司 川上三郎 林嘉夫 藤井俊博 松山利夫
山下祐
南野真容子
Tata 基礎研究所(インド)
K.C.Ravindran A.Jain S.C.Tonwar S.K.Gupta
P.K.Mohanty
愛知工業大学
東大宇宙線研
小島浩司
福島正己 野中敏幸
信州大学理学部
宗像一起
加藤千尋 安江新一 伏下 哲
中部大学工学部 山梨大学工学部 朝日大学経営学部
柴田祥一
本田 建
森下伊三男
数物連携宇宙研究機構
国立天文台 神奈川大学
田中秀樹
大嶋晃敏
林田直明

明野報告内容
１：実験の概要
２： ＧＲＡＰＥＳ-3 ー 明野観測所強度変動の同時観測の意義

３：本年度の活動＇１（データ取得ネットワークシステムの復旧＇２（明野観測所及び GRAPES3ミュオン計数比例計数による連続観測の再開

４：まとめGRAPES3と明野ミュオン同時観測の意義
 CMEなどによる惑星間空間衝撃波の到来予想
 被加速粒子等による二次宇宙線増加の2次元的把握
 未知の宇宙線強度変動の探索
 宇宙線異方性の時間変動の検出

 太陽風速度変動等のＩＭＦの変化に伴う宇宙線強度変化の空間分布の検出

山梨県明野観測所＇日本（とインドタミルナド州Ooty間で同時に種々の強度変動を同時観測する。
同時観測によって、同一視野領域を含む広い視野領域で強度変動を観測することが可能で、しかもマッピングも出来る。

実験
ＧＲＡＰＥＳ－３空気シャワー実験(N12 E77)と明野観測所(N35E138)で多方向ミューオン望遠鏡を用い宇宙線強度をモニターする。

ミューオン望遠鏡

明野観測所

ＧＲＡＰＥＳ-３60°

４層構造の比例計数管
ホドスコープ＇1層58本 @GRAPES（４ステーション１６モジュール ５６０ｍ２＇1層49本 @明野（ ３ステーション ７５ｍ２
本年度実動２ステーション ５０ｍ２

P10 Gas(Ar90%CH410%)
Applied Voltage:2930V
Disc Level 0.2particle

その他の大型ミュオンテレスコープ＇入射方向観測が可能なもの（ホドスコープ型
宇宙線研究所乗鞍観測所に面積２５ｍ２ ４層構造の比例計数管
ホドスコープ
信州大学＇松本（に面積コープ

ｍ２ ４層構造の比例計数管ホドス

非ホドスコープ型
名古屋大学STE研究所に面積３６ｍ２ ２層構造のシンチレータ・
フォトマルの１ｍ２ のBOX 上下７２台

その他
Hobart Kuwait SaoMartinho ＇宗像他（

明野での観測：
明野観測所にある空気シャワー実験等に利用されている比例計数管＇+アンプ・ディスクリ（約６００本をＭＵステーション内に再配置して観測。
データ収集システムは大部分ＧＲＡＰＥＳ-３で開発した物を使用。
＇Ｍ１、Ｍ５、Ｍ８ で観測（

Ｍ１

Ｍ８Ｍ５

地図

大実験室

約２００ｍ ＇明野観測所（明野＇E138.5 °N35.8 °（□ 10cm × 10cm × 500cmの比例計数管を使用。
□ 検出器面積 約 25m2/station
Muonの閾値エネルギー 1GeV

ミューステーション

M1, M8 : 自動収集ADSL で大阪にデータ転送＇M5は宇宙線研のネットワークを使用（

M8

データ収集回路ＧＲＡＰＥＳ-３実験：(Udhagamandaram)
天頂
GRAPES-3空気シャワーアレイ( インド・タミルナド州E76.7 ° N11.4 °2200m asl)

電磁成分

：

１ｍ２ SC 350台

Muon ( >1GeV) ： ３５ｍ２

16台 合計560m2○超高エネルギーガンマ線○宇宙線化学組成＇@knee)○銀河宇宙線の時間変動

15x15 のセルで構成される視野
比例計数管モジュール

ミューオンの到来方向を10°以下の精度で決定

望遠鏡データのサンプル強度変動をモニター。

統計精度 ＇１時間値（

惑星間磁場の方向60o
45o

ＧＲＡＰＥＳ-３

視野中央 : 0.05 %/Hr・16modules
視野の端: 0.3 % /Hr・16modules明野

視野中央 : 0.14 %/Hr・3modules
視野の端: 0.9 % /Hr・3modules

30o
15o

望遠鏡のレスポンス＇ＧＲＡＰＥＳ-３（：＇南北方向の射影角（•到来方向を射影角毎に＇１５×１５通り（に分けて観測。

切断剛度：12GV– 40GV
(鉛直 17.2GV)

ＩＧＲＦ＇２０００（にて計算

median rigidity: ～65GV(垂直（mode : ～30GV＇東西方向の射影角（North(NW,N,NE)

Vertical (W,V,E)

South (SW,S,SE)

Log(E)

一次宇宙線の２５地球半径での到来方向分布

同時観測によって得られる観測視野＇地磁気による偏向を補正後（ＡＫＥＮＯＧＲＡＰＥＳ－３

視野の約1/4程が重複

緯度・経度の異なる地点での同時観測の意義
地上観測による宇宙線強度分布の空間マッピングを試みるに当たっての問題点

地球の自転により、観測する入射方向と惑星間空間における入射方向が時々刻々変化する。
FDや太陽風の時間的変動による強度変動と異方性による強度変動が入り混じる。
地磁気の影響で入射方向による宇宙線入射の剛度限界の違いによりFDや太陽風変動の効果が異なる可能性がある。

宇宙線強度の時間変動と空間変動の区別が明確に分離できない。

対策としては、経度・緯度の異なる複数の地点での多方向入射観測の可能なミュオン望遠鏡で相補的に観測を行い、各望遠鏡間の視野特性等のキャリブレーションを実施しておく。
世界各地に視野が重なるような条件でホドスコープ型のミュオンテレスコープを設置できれば理想的である。

昨年の報告２００９年の太陽活動
太陽黒点数：極小期増加を予想したが２００８年に引き続き極小状態が維持されている。しかも連続無黒点日が数十日も継続する＇１９１０年以来過去１００年間で最長（
太陽X線フレ ア: M-class, X-class のフレアは ０
FD： 0.5%以上のFDはなかった。
＇２００９年も２００８年の明野観測所のミュオンテレスコープは昨年と同様な事情で観測データがとれなかったので不幸中の幸いか？一度あることは二度ある？？（

２０１０年から増加に向かうことが期待される

２０１０年の太陽活動
太陽黒点数：極小期を離脱したと考えられる
長期に渡った極小期もようやく終了し徐々に増加しつつある、しかしその上昇カーブは前数サイクルと比較するとかなりゆるやかである。
太陽X線フレ ア: M-classのものが２～３回起きたが,X-class のフレアは ０
FD： ～１%程度以上のFDはなかった。
＇２０１０年の明野観測所のミュオンテレスコープは一昨年以来から事情で十分な観測データはとれなかった。：後程報告（

２０１１年以後急激な増加を期待するSunspot index graphics

http://sidc.oma.be/html/wolfmms.html

過去５５年の太陽活動の極小付近

本年度の活動

現状＇昨年度に引き続き同じような問題に悩まされる（観測に使用している比例計数管や電子回路は３０年以上にわたり明野空気シャワー実験等に利用されたものである。
また、この数年間は観測所に常勤の職員・研究者が存在しない等のため、落雷等による漏電、停電が発生して、「コンピュータの再起動がスムーズに進まない」、「回路部品の広範囲な破損」等がかなり多く生じた。
上記の要因により、検出系＇比例計数管、検出系電子回路等（のダメージがかなり大きかった。また記録系においても記録用ソフト・ハードシステムの破壊、ルーター等の不具合が著しかった。

対策
検出系機器、電子部品等についてはかなり大がかりなオーバーホールが必要。また記録系については、記録用PC＇サーバ、データ記録用とも（の交換及びソフトのメンテナンスが必要であるので予算の可能な範囲で実施したが十分とは言い難い、引き続き実施に努力する。

明野観測所ミューオン検出器の現状＇ネットワーク篇（• 現在の状況– M5• 無線ＬＡＮのリピート機能により無線接続• サーバーの設定変更により外部からのアクセス可能になった– M1• 現在機能停止中– M8• DAQ、サーバ共に稼働と停止を繰り返している。
現状は１２月１日から突然、停止状態となる。明野ミューオン観測のデータ取得システム
M1
M8

DAQ

サーバ

M5

ADSL

ADSL

無線LAN
インターネット

東大宇宙線研究所
ネット• データ取得•データサーバ＇大阪市立大学（– 毎朝早朝
データへのアクセス– 共同研究者からのアクセス

明野環境データ

明野 μ ス テ ー シ ョ ン M5 内気圧
925

920

915

気象データ記録計

気圧 (hPa)

910

905

 M5内に設置

 気温、湿度、気圧 データ保存毎5分

900

895

890
2009/12/06 00:00:00

2009/12/08 00:00:00

2009/12/10 00:00:00

2009/12/12 00:00:00

2009/12/14 00:00:00

日付

DAQ

M5

サーバ

μデータストレジ＆気象データ用DAQ

全ステーションによる連続観測の完全復旧をめざす
２００９年１２月７日にM5とM8のＤＡＱ、データ記録サーバーのセッティングを一応完了し連続観測を再開したがそれ以後もたびたび停止。
M8についてはＤＡＱが停止したりして、安定的にデータ記録システムが稼働していない。現在も停止中。

記録系のコンピュータネットワークシステムのさらなる調整等が必要。
M1に関しては比例計数管用の高圧電源が故障して、まだ代替機の手当てがすんでいない。

全体的にみて、かなり限定的ではあるが一応解析可能な観測データの取得はできている。

２２５方向入射のミュオン強度観測データを用いれば惑星間空間における宇宙線３次元の強度マッピングができる。
このような２２５方向ミュオン望遠鏡の能力を応用して内部太陽圏おける、太陽風速度変動やＩＭＦの変動と宇宙線強度変動の関連性を表す諸係数の空間的なマッピングを試みる。
その結果をふまえ、惑星間空間における宇宙線の拡散過程等の宇宙線伝播機構の空間的構造を明らかにしたい。
来年度以後の太陽活動の活発化により、多く生ずる事が期待される大規模フレア伴う宇宙線強度変動の空間マッピング解析を試みたい。

Unusual anisotropy of cosmic ray muons(observed on 07/31 and 8/01)
100
99

The amplitude of the daily
variation of muons counting
rate (primary cosmic rays)for 07/30 ～08/01 become
somewhat big (~1%) fourdays after onset of big
Forbush decrease.

98
97
96
95
94
93
07/13

07/18

07/23

08/02

08/07

08/12

Akeno

99

Counting rate ＇in ％（07/28

Counting rate

98

97

96
07/27

07/28

07/29

07/30

07/31

08/01(UT)

08/02

08/03

08/04

08/05

We analyzed the muon’s
directional data during thisperiod with GRAPES andAkeno’s and find unusual
behavior.

2D map of Cosmic rays Intensity at Ooty and Akeno telescopes
NW

Akeno ＇E138.5 °N35.8 °（ ＇smoothed（+1.7%ES
07/30 22 hrs (UT)

-1.7%

07/31 0 hrs

07/31 2 hrs

07/31 4 hrs

GRAPES-3 ＇ E76.7 ° N11.4 °) (560㎡)

07/30 22 hrs (UT)

07/31 0 hrs

07/31 2 hrs+1.7%

07/31 4 hrs〇 anisotropy toward the Interplanetary Magnetic Field〇 Anisotropy observed simultaneously by two distant telescope (6 hours )1.7%

過去の同時観測の事例： Loss-Cone型異方性

太陽の西にあった活動領域６５２がフレヤ＋CME を発生させながら西端付近へ。
地球から離れた場所に宇宙線低密度領域(衝撃波起源の地磁気嵐は発生するも、Forbush
Decrease は観測されず（
24h
22h
02h

４時

+1.7%
04h

-1.7%
04h

02h 24h

22h

+1.7%

-1.7%
２２時

０時

２時

４時

異方性の軌跡２時

０時 ２２時まとめとして＇問題点と今後やらなければいけない事項（
宇宙線検出、記録系、ネットワーク系機器の充実

予算の制約のためあちこちから中古機器を集めて手作りでシステムを組み上げているので、頻繁に故障や動作不良が生じる。
太陽活動の上昇に備え、なんとか予算を獲得し、耐久性の向上したシステムを構築したい。

現在の太陽活動は２００７年から３年にわたり極小状態で推移している＇過去１００年間ほとんど例がない長期間（
これからどの様に活動が上昇していくか、またどんなフレアが生ずるか、それらが宇宙線変動にどの様な形で影響を与えるか、大変興味深い。

今後の展望GRAPES3(Ooty)及び明野における大面積ホドスコープ型ミュオン望遠
鏡により、次の太陽活動極大期に観測を目指している事象のについて、過去に観測された事例に基づいて紹介する。

２００６年１２月のフォルブッシュディクリーズ

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共同研究者リスト：
大阪市立大学理学研究科
伊藤信夫 荻尾彰一 奥田剛司 川上三郎 林嘉夫 藤井俊博 松山利夫
山下祐
南野真容子
Tata 基礎研究所(インド)
K.C.Ravindran A.Jain S.C.Tonwar S.K.Gupta
P.K.Mohanty
愛知工業大学
東大宇宙線研
小島浩司
福島正己
野中敏幸
信州大学理学部
宗像一起
加藤千尋 安江新一 伏下 哲
中部大学工学部 山梨大学工学部 朝日大学経営学部
柴田祥一
本田 建
森下伊三男
数物連携宇宙研究機構
国立天文台 神奈川大学

田中秀樹

大嶋晃敏

林田直明

平成２２年度の予算：
物品 １９万円＇４月～１２月のＡＤＳＬ２回線分１６万円程度支出の見込み、さらに１月～３月分５万４千円程度必要、旅費の予算から一部繰り入れる予定（旅費 ２５万円＇28,240円執行済（ 来年２月ころ明野においてある程度の人数で集中的に作業を予定している。
合計 ４４万円＋ 明野観測所の協力

有難うございました。来年もどうかよろしくお願いします。