明野廣域空氣簇射陣列

明野廣域空氣簇射陣列(日語:明野広域空気シャワーアレイ;英語:Akeno Giant Air Shower Array,縮頭字AGASA)是位於日本山梨縣北杜市明野町的大型地表宇宙射線陣列計劃。

明野廣域空氣簇射陣列(Akeno Ginat Air Shower Array)
基本資料
組織東京大學宇宙線研究所
位置日本長野縣北杜市明野村
座標35°47′N 138°30′E / 35.783°N 138.500°E / 35.783; 138.500
高度900 米
建築1990年
望遠鏡型式cosmic-ray observatory[*]
集光面積100 平方千米
http://www-akeno.icrr.u-tokyo.ac.jp/AGASA/

AGASA佔地面積100平方公里,由111個(地表)帶電粒子探測器和27個(地下)緲子探側器組成,每個偵測器至少間隔1公里,依序以一對光纖連結至中央電腦,由中央電腦控制與操作。[1][2]

AGASA的帶電粒子偵測器屬於閃爍體偵測器,可偵測初級宇宙射線與大氣之間的空氣簇射,來反推原始宇宙射線的,等於間接觀察到宇宙射線。AGASA的重要貢獻包括參與發現打破GZK極限(5×1019 eV)的超高能宇宙射線(UHECR),使UHECR成為粒子天文物理新興的研究課題。

歷史

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東京大學宇宙射線研究所(Institute for Cosmic Ray Research,ICRR)於1977年設立明野天文台(Akeno Observatory),以空氣簇射主要研究對象。初期即建立1平方公里的空氣簇射偵測器。1987年,明野天文台開始建造AGASA計劃,1990年完工後成為UHECR研究的主力,直到2004為止,AGASA都是全球最大空氣簇射陣列。[3]

同一時間採用地面陣列研究UHECR的還有美國猶他大學蠅眼實驗(Fly's Eye),但與AGASA不同的是,蠅眼實驗利用帶電粒子游離氮氣產生的螢光來偵測UHECR,但蠅眼實驗於1992年退役,在原址重建、升級為高解析蠅眼高解像度蠅眼探測器英語High Resolution Fly's Eye Cosmic Ray Detector(HiRes)。

AGASA團隊和HiRes團隊持續競爭UHECR研究的龍頭地位,但兩者後來於2004年合併為望遠鏡陣列計劃英語Telescope Array Project(TA),並於2008年展開觀測,此後AGASA的研究已經由TA接手。[4]

原理

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觀測結果

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AGASA的觀測結果包括宇宙射線事例、能譜各向異性,其中重要成果有:[5]

  • 超高能宇宙射線(UHECR),例如1993年,AGASA觀測到2×1020 eV的事例。[6][7]
  • 1019 eV以上有群聚現象(clustering effect,指數個事例來自非常接近的方向。)[8][9]
  • 1018 eV附近在銀心的顯著性(significance)超出預期 ,反銀心方向則低於預期。[8]
  • 可能有不帶電的中性粒子。

外部連結

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參考文獻

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  1. ^ AGASA (Akeno Giant Air Shower Array). ICRR, University of Tokyo, JAPAN. 2003. (原始內容存檔於2021-01-25) (英語). 
  2. ^ AGASA Detector. 2000-04-19 [2020-05-23] (英語). 
  3. ^ 明野観測所. [2020-05-22]. (原始內容存檔於2021-01-16) (日語). 
  4. ^ High Energy Cosmic Ray Research. (原始內容存檔於2021-01-21) (英語). 
  5. ^ 黃明輝. 極高能宇宙線望遠鏡的發展與近況. 臺北星空. 2009, (45): 6-14. 
  6. ^ AGASA Results - Highest Energy Event. (原始內容存檔於2018-02-13). 
  7. ^ N. Hayashida; et al. Observation of a Very Energetic Cosmic Ray Well Beyond the Predicted 2.7K Cutoff in the Primary Energy Spectrum (PDF). Physical Review Letters. 1994, (73): 3491-3494. 
  8. ^ 8.0 8.1 T. Yamamoto, K. Mase, M. Takeda, N. Sakaki, M. Teshima. Signatures of ultra-high energy cosmic ray composition from propagation of nuclei in intergalactic photon fields (PDF). Astroparticle Physics. 2004, (20): 405–412. doi:10.1016/j.astropartphys.2003.08.001. 
  9. ^ Y. Uchihori, M. Nagano, M. Takeda, M. Teshima, J. Lloyd-Evans, A.A. Watson. Cluster analysis of extremely high energy cosmic rays in the northern sky (PDF). Astroparticle Physics: 151-160.