CALET、宇宙うちゅう線せん陽子ようしスペクトルの高こう精度せいど観測かんそくで軟化なんかを検出けんしゅつ

【2022年ねん9月がつ21日にち 早稲田大学わせだだいがく】

地球ちきゅうに飛来ひらいする宇宙うちゅう線せんの中なかでも特とくにエネルギーが高たかい粒子りゅうしは、超新星ちょうしんせい爆発ばくはつの衝撃波しょうげきはで加速かそくされ、星ほし間あいだ磁場じばによって拡散かくさん的てきに伝播でんぱしたのだと考かんがえられる。この解釈かいしゃくは標準ひょうじゅんモデルと呼よばれているが、依然いぜんとして不明ふめいな点てんが残のこっている。標準ひょうじゅんモデルに従したがえば、エネルギースペクトル（横よこ軸じくにエネルギー、縦たて軸じくに流ながれ束たばを取とったグラフ）は指数しすう関数かんすうを描えがき、エネルギーの高たかい宇宙うちゅう線せんは決きまった割合わりあいで減へるはずだ。しかし、その減少げんしょう割合わりあいが予想よそうより少すくない「スペクトル硬化こうか」という現象げんしょうが観測かんそくされている。

スペクトル硬化こうかは、国際こくさい宇宙うちゅうステーションの日本にっぽん実験じっけん棟とう「きぼう」の船ふね外がいプラットフォームに設置せっちされた宇宙うちゅう線せん電子でんし望遠鏡ぼうえんきょう「CALET」のような宇宙うちゅう空間くうかんでの観測かんそくで検出けんしゅつされるようになった。宇宙うちゅう線せんは地球ちきゅうの大気たいきと相互そうご作用さようを起おこしてしまうため、直接ちょくせつ観測かんそくするには大気圏たいきけん外がいでとらえることが不可欠ふかけつだ。

伊い・フィレンツェ大学だいがくのOscar Adrianiさんたちの研究けんきゅうチームはこのCALETを用もちいて、50ギガ電子でんしボルトから60テラ電子でんしボルトの広ひろいエネルギー領域りょういきで、宇宙うちゅう線せんのうち陽子ようしのスペクトルを高こう精度せいどで観測かんそくした。従来じゅうらいの観測かんそくでは10テラ電子でんしボルトまでをカバーしており、そこではスペクトル硬化こうかがとらえられていた。ところが10テラ電子でんしボルトを超こえると、エネルギーが高たかくなるにつれて検出けんしゅつされる宇宙うちゅう線せんの量りょうは指数しすう関数かんすうよりさらに大おおきな割合わりあいで減少げんしょうしていた。これはスペクトル硬化こうかの逆ぎゃくで、「スペクトル軟化なんか」と呼よばれる現象げんしょうだ。

CALETが50ギガ電子でんしボルトから60テラ電子でんしボルトの範囲はんいで測定そくていした宇宙うちゅう線せん陽子ようしスペクトル。右肩みぎかた上あがりならスペクトル硬化こうか、右肩みぎかた下さがりならスペクトル軟化なんかになる。赤あかがCALETの観測かんそく値ち、比較ひかくのため他たの装置そうちによる観測かんそく結果けっかも掲載けいさい（提供ていきょう：早稲田大学わせだだいがく）

極きわめて高たかいエネルギーになると宇宙うちゅう線せんが予想よそうより少すくなくなることは、超新星ちょうしんせいの衝撃波しょうげきはで達成たっせい可能かのうなエネルギーはそのあたりが限界げんかいであることを示唆しさしている。標準ひょうじゅんモデルを検証けんしょうする上じょうでも、あるいは標準ひょうじゅんモデルに代かわる新あらたな加速かそくメカニズムを考かんがえる上じょうでも、今回こんかい観測かんそくされたスペクトル軟化なんかは重要じゅうような発見はっけんであると考かんがえられる。