[論文レビュー] Study of Forbush effects by means of muon hodoscopes

N. S. Barbashina, V. V. Borog+11 more|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2007

Geomagnetism and Paleomagnetism Studies被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、モスクワのNEVOD施設におけるミューオン・ホドスコープ（DECOR、TEMP、URAGAN）を用いて、宇宙線フラックスにおけるフォービッシュ減少を調査した。ミューオンフラックスの減少はニュートロンモニタの減少のおよそ1/3の大きさであることが明らかになり、太陽プラズマ雲のダイナミクスに関連したミューオンフラックス非対称性の方向的変化も観測され、太陽イベント中の宇宙線調制および磁場効果に関する新たな知見が得られた。

ABSTRACT

Muon rate variations during Forbush effects registered by means of muon detectors DECOR, TEMP and URAGAN operated in the experimental complex NEVOD (MEPhI, Moscow) have been studied, and comparative analysis with neutron monitor data has been performed. The ratio of values of Forbush decreases in muon and in neutron fluxes is about one third, and preliminary rigidity dependence of Forbush decrease amplitude using muon data has been also obtained (for 2.4 GV cut-off rigidity). The detection of muon flux in the hodoscopic mode allows to study the dynamics of muon flux anisotropy related with magnetic field perturbations. Results of analysis of data from the new unique muon detector URAGAN indicate the change of muon flux asymmetry direction during the Forbush decrease. This phenomenon is related with the motion of solar plasma cloud and hodoscope acceptance cone relative to each other.

研究の動機と目的

• NEVOD実験施設におけるミューオン・ホドスコープを用いた宇宙線フラックスにおけるフォービッシュ減少の研究。
• ミューオンフラックスの変動をニュートロンモニタデータと比較し、相対的フラックス減少を定量化すること。
• ミューオンデータを用いてフォービッシュ減少の剛性依存性を調査すること。
• フォービッシュイベント中のミューオンフラックス非対称性の分析と、太陽プラズマおよび磁場ダイナミクスとの関係の解明。
• URAGAN検出器を用いたフォービッシュ減少中のミューオンフラックス非対称性の方向的変化の調査。

提案手法

• NEVOD施設におけるミューオン・ホドスコープ（DECOR、TEMP、URAGAN）を用いたミューオンフラックス変動の検出。
• 宇宙線フラックス減少の比較的分析のため、ニュートロンモニタと同時にデータ収集。
• フォービッシュ減少の剛性依存性を評価するため、2.4 GVのカットオフ剛性閾値を適用。
• 方向的変化を追跡するため、ホドスコピック検出モードを用いたミューオンフラックス非対称性の分析。
• 観測された非対称性のシフトを、太陽プラズマ雲の相対運動と検出器の受容コーンとの関係と照らし合わせた。
• フォービッシュイベント中の動的変化を研究するため、時間分解能に優れたミューオン率測定を実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フォービッシュ減少中のミューオンフラックス変動は、ニュートロンモニタデータで観測されたものと定量的にどのように比較されるか？
• RQ2 ミューオン検出器測定から得られるフォービッシュ減少の剛性依存性は何か？
• RQ3 フォービッシュ減少中にミューオンフラックス非対称性はどのように変化し、その原因は何か？
• RQ4 太陽プラズマ雲の運動と観測されたミューオンフラックス非対称性の方向的シフトの関係は何か？
• RQ5 ホドスコピックミューオン検出器は、磁場の摂動に関連する宇宙線到達方向の動的変化を検出できるか？

主な発見

• ミューオンフラックスにおけるフォービッシュ減少の振幅は、ニュートロンモニタで観測された値のおよそ1/3である。
• 2.4 GVのカットオフ剛性を用いて、ミューオンデータからフォービッシュ減少の剛性依存性を初期的に得た。
• URAGANミューオン検出器のデータから、フォービッシュ減少イベント中にミューオンフラックス非対称性の方向変化が観測された。
• この非対称性のシフトは、太陽プラズマ雲と検出器の受容コーンとの相対運動に起因するとされる。
• ホドスコピックモードにより、磁場摂動に関連するミューオンフラックスの動的非対称性の検出が可能となった。
• 結果として、ミューオン・ホドスコープが高時間分解能および高方向分解能で宇宙線調制を研究できる能力を示した。