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南極インパルストランジェントアンテナ（ANITA）実験は、南極の氷床との相互作用によって放出される電波パルスを検出することで、超高エネルギー（UHE）宇宙ニュートリノを研究するために設計されました。これは、約37,000メートルの高さを飛行するヘリウム気球から吊り下げられた無線アンテナアレイを使用して実行されます。[1]
ニュートリノは10 18 eV程度のエネルギーを持ち、アスカリアン効果により氷の中で電波パルスを発生させる。これらの高エネルギー宇宙ニュートリノは、超高エネルギー（10 20 eV）宇宙線と宇宙マイクロ波背景放射の光子との相互作用によって生じると考えられている。したがって、ANITA実験がこれらの宇宙線の起源を説明するのに役立つことが期待されている。[2]
実験期間
ANITA-I は、2006～2007 年の夏に南極のマクマード基地から打ち上げられました。このアンテナアレイは、 CSBFに回収されるまで、約 1 か月間、周極風に乗って大陸を周回します。その後の各ミッション (資金が確保されれば) は 2 年間隔で実施されます。ANITA-II は、40 個のアンテナを備えた改良型機器で、2008～2009 年の夏にマクマード基地から打ち上げられました。ANITA-III は、感度を 5～10 倍向上させると期待されており、2014 年 12 月に打ち上げられました。
ANITA-IVは2016年12月に発売され[3] 、全体的に軽量化され、ノッチフィルターを調整でき、トリガーシステムも改良されました。
資金調達
ANITAはハワイ大学マノア校[4]が主導し、 NASAと米国エネルギー省からの助成金によって資金提供を受けている複数の大学の共同プロジェクトです。 [5]
結果
ANITAは2006年から2016年の間に4回の飛行を行い、数十エクサ電子ボルト（EeV）を超える超高エネルギー拡散ニュートリノフラックスの最も競争力のある制限を設定しました。拡散ニュートリノフラックスの制限に加えて、ANITAの各飛行では、宇宙線によって引き起こされる大規模な空気シャワーからの地磁気電波放射を介して、数十の超高エネルギー宇宙線を観測しました。ANITAは通常、氷の表面からの反射を観測します。 [6] [7]
ANITA-IとANITA-IIIはそれぞれ、地表から出現する近々起こる大規模な空気シャワーと観測的に一致する異常な電波シグネチャも検出した。近々起こる大規模な空気シャワーは、地球を伝播する間に入射するタウニュートリノによって生成される近々起こるタウレプトンの崩壊によって生成されると予測されている。 [8]しかし、これらのイベントが観測された角度は、地球がこれらの急峻な出現角度でニュートリノフラックスを強く減衰させるはずであるため、標準モデルのニュートリノ特性と矛盾している。[9] [10] ANITAよりもはるかにエネルギーの低いニュートリノを探索するIceCube実験による追跡調査では、これらのイベントの場所から重要なニュートリノ源を検出できなかった。[11] 2016年現在、これらのイベントは未だに説明されていない。
ANITAの4回目の飛行であるANITA-IVでも、今後起こるであろうタウ誘発性広域空気シャワーと観測的に一致する4つのイベントが検出されました。[12]地平線下の急角度で観測されたANITA-IとANITA-IIIのイベントとは異なり、ANITA-IVのイベントは、タウ誘発性イベントが発生する可能性が最も高い地平線の非常に近くで観測されました。[12]
協力者
現在の ANITA コラボレーション チームには、ハワイ大学マノア校、カリフォルニア大学ロサンゼルス校、オハイオ州立大学、デラウェア大学、カンザス大学、セントルイス ワシントン大学、NASAジェット推進研究所、ユニバーシティ カレッジ ロンドン、シカゴ大学、国立台湾大学、カリフォルニア工科州立大学のメンバーが含まれています。
参照
参考文献
- ^ 「ANITA: 南極インパルストランジェントアンテナ」。2015年9月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2005年12月14日閲覧。
- ^ 「高高度飛行士が宇宙からの信号を監視」ニューサイエンティスト、2006年12月23日。
- ^ 「CSBF: ペイロード監視 ANITA-IV」。2016年12月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年12月2日閲覧。
- ^ 「ANITA III が南極上空で打ち上げられる | The Source | ワシントン大学セントルイス校」The Source . 2014-12-23 . 2020-01-15閲覧。
- ^ 「Collaboration | ANITA」2020年1月15日閲覧。
- ^ Schoorlemmer, H.; Belov, K.; Romero-Wolf, A.; García-Fernández, D.; Bugaev, V.; Wissel, SA; Allison, P.; Alvarez-Muñiz, J.; Barwick, SW; Beatty, JJ; Besson, DZ (2016 年 4 月)。「ANITA の最初の飛行中に観測された超高エネルギー宇宙線のエネルギーとフラックスの測定」。Astroparticle Physics。77 : 32–43。arXiv : 1506.05396。Bibcode : 2016APh .... 77 ... 32S。doi : 10.1016 / j.astropartphys.2016.01.001。S2CID 34613649。
- ^ Gorham, PW; Ludwig, A.; Deaconu, C.; Cao, P.; Allison, P.; Banerjee, O.; Batten, L.; Bhattacharya, D.; Beatty, JJ; Belov, K.; Binns, WR (2021-02-19). 「ANITA-IV によって観測された異常な地平線近傍宇宙線状事象」. Physical Review Letters . 126 (7): 071103. arXiv : 2008.05690 . Bibcode :2021PhRvL.126g1103G. doi :10.1103/PhysRevLett.126.071103. ISSN 0031-9007. PMID 33666466。S2CID 227141510 。
- ^ Alvarez-Muñiz, Jaime; Carvalho, Washington R.; Payet, Kévin; Romero-Wolf, Andrés; Schoorlemmer, Harm; Zas, Enrique (2018-01-26). 「地球を伝播する高エネルギータウニュートリノによるタウレプトン生成への包括的アプローチ」. Physical Review D . 97 (2): 023021. arXiv : 1707.00334 . Bibcode :2018PhRvD..97b3021A. doi :10.1103/PhysRevD.97.023021. ISSN 2470-0010. S2CID 102491527.
- ^ Cho, Adrian (2018-09-27). 「地球を通り抜ける奇妙な粒子は、新しい物理学を指し示す可能性がある」。サイエンス。doi : 10.1126/science.aav5588。S2CID 126199611 。
- ^ Gorham, PW; Rotter, B.; Allison, P.; Banerjee, O.; Batten, L.; Beatty, JJ; Bechtol, K.; Belov, K.; Besson, DZ; Binns, WR; Bugaev, V.; Cao, P.; Chen, CC; Chen, CH; Chen, P.; Clem, JM; Connolly, A.; Cremonesi, L.; Dailey, B.; Deaconu, C.; Dowkontt, PF; Fox, BD; Gordon, JWH; Hast, C.; Hill, B.; Hughes, K.; Huang, JJ; Hupe, R.; Israel, MH; et al. (2018). 「ANITA の第 3 飛行における異常な上向き宇宙線のようなイベントの観測」。Physical Review Letters。121 (16): 161102. arXiv : 1803.05088 . Bibcode :2018PhRvL.121p1102G. doi :10.1103/PhysRevLett.121.161102. PMID 30387639. S2CID 53223465.
- ^ 「IceCube、ANITAの異常ニュートリノ事象の最後の標準モデルによる説明を否定」2020年1月8日。
- ^ ab Prechelt, Remy; Wissel, Stephanie; Romero-Wolf, Andrew (2021-07-23). 「ANITA-IV によって観測された地平線近くの宇宙線のようなイベントに対するタウニュートリノ仮説の分析」。第 37 回国際宇宙線会議 — PoS(ICRC2021) の議事録。第 395 巻。SISSA メディアラボ。p. 1110。doi : 10.22323 /1.395.1110。S2CID 237511492 。
外部リンク
- Miocinovic, P.; et al. (2005). 「南極大陸における超高エネルギーニュートリノのチューニング - ANITA 実験」. Econf C. 041213 : 2516. arXiv : astro-ph/0503304 . Bibcode :2005tsra.conf..765M.
- カリフォルニア大学の記事 2015-09-24にWayback Machineでアーカイブ
- ハワイ大学の記事