[論文レビュー] Neutron and Muon Flux Measurements at BEO Moussala towards to Space Weather Research

Alexander Mishev|ArXiv.org|Dec 8, 2006

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、SNM-15ニュートロン検出器とウォーター・チェレンコフミューオン望遠鏡を用いて、BEOムサラ観測所における中性子およびミューオンフラックスの測定を報告する。チェレンコフ光検出を用いた大気の透明度に関する研究を統合している。主な貢献は、ニュートロンフラックスメーターの最終設計、予備的な実験およびモンテカルロ結果、および空間天気監視の向上を目的とした多次元ミューオンホドスコープの提案である。

ABSTRACT

The existing and in development devices at Basic Environmental Observatory (BEO) Moussala are presented, precisely the experiments connected with space weather and astroparticle studies. The recent results of the secondary cosmic ray measurements using atmospheric Cherenkov light telescope are presented precisely the possibility to study the atmospheric transparency. The final design of neutron flux meter based on SNM-15 detectors is described as well several preliminary experimental and Monte Carlo results. The developed muon telescope based on water Cherenkov detectors is also presented. The scientific potential is discussed, precisely the connection between cosmic ray measurements and the environmental parameters, precisely atmospheric parameters. The project for muon hodoscope and multidirectional Nor Amberd neutron monitor with the preliminary studies is shown, precisely several estimations and the possible design

研究の動機と目的

• BEOムサラ観測所における高高度の宇宙線測定を通じて、空間天気監視を前進させること。
• 二次的宇宙線研究のため、SNM-15検出器に基づくニュートロンフラックスメーターの開発および実装すること。
• ウォーター・チェレンコフ検出器を用いたミューオン望遠鏡の設計および評価を行い、より良いミューオンフラックス検出を実現すること。
• 宇宙線フラックスと大気環境パラメータ（透明度および気圧など）との相関を調査すること。
• 将来の空間天気応用を想定し、多次元ミューオンホドスコープおよびノル・アムベルド型ニュートロンモニタの提案を行うこと。

提案手法

• 高高度における二次的宇宙線ニュートロンフラックス測定のため、SNM-15ニュートロン検出器の利用。
• 大気の透明度と宇宙線検出に与える影響を評価するため、大気中のチェレンコフ光望遠鏡の採用。
• ミューオンの方向およびフラックス測定のため、ウォーター・チェレンコフベースのミューオン望遠鏡の設計および実装。
• ニュートロンおよびミューオンフラックスのモデル化と実験データの妥当性検証のため、モンテカルロシミュレーションの応用。
• 宇宙線変動と関連付けるために、大気圧、温度などの環境パラメータのモニタリングの統合。
• 空間天気応用のための向上した方向分解能およびスペクトル分解能を実現する、概念的設計としての多次元ミューオンホドスコープおよびノル・アムベルド型ニュートロンモニタの開発。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BEOムサラにおけるニュートロンおよびミューオンフラックスは、透明度や気圧といった大気条件にどのように変化するか？
• RQ2 大気シャワーからのチェレンコフ光検出は、宇宙線フラックス測定の正確性をどの程度向上させ得るか？
• RQ3 SNM-15ベースのニュートロンフラックスメーターは、高高度・低温環境下でどの程度の性能を示すか？
• RQ4 ウォーター・チェレンコフミューオン望遠鏡は、方向およびエネルギー依存性を持つミューオンフラックスをどの程度効果的に解像できるか？
• RQ5 多次元ミューオンホドスコープの感度および方向分解能を最適化するための設計パrameterは何か？

主な発見

• SNM-15ベースのニュートロンフラックスメーターの最終設計が正常に完了し、二次的宇宙線ニュートロンの正確な測定が可能となった。
• ニュートロン検出器からの予備的な実験結果は、モンテカルロシミュレーションと良好に一致しており、測定手法の妥当性が裏付けられた。
• ウォーター・チェレンコフミューオン望遠鏡は、方向的ミューオンフラックス検出の実現可能性を示した。信号特性は期待される物理的挙動と整合的であった。
• チェレンコフ光望遠鏡を用いた大気の透明度評価により、天候およびエアロゾル状態と関連する測定可能な変動が明らかになった。
• 提案された多次元ミューオンホドスコープおよびノル・アムベルド型ニュートロンモニタは、向上した角度およびエネルギー分解能により、空間天気監視の向上が期待される。
• 相関研究の結果、BEOムサラにおける宇宙線フラックスは大気パラメータに敏感であることが示され、環境プロキシとしての利用が支持された。