JAXAら，高エネルギー電子の直接観測を開始

宇宙航空研究開発機構（JAXA）と早稲田大学は，国際宇宙ステーションの「きぼう」日本実験棟船外実験プラットフォームに設置されている「高エネルギー電子、ガンマ線観測装置（CALET）」にて，テラ電子ボルト（TeV：1兆電子ボルト)という非常に高いエネルギー領域での電子の直接観測を世界に先駆けて開始した（ニュースリリース）。

CALETは，最新の検出・電子技術を用いた検出器を搭載し，これまでの観測では困難であった非常に高いエネルギーの電子やガンマ線，陽子・原子核成分の高精度観測やガンマ線バースト現象の測定などが可能な観測機器。

CALETの観測を通じて，（1）高エネルギー宇宙線の起源と加速のメカニズム，（2）宇宙線が銀河内を伝わるメカニズム，（3）暗黒物質（ダークマター）の正体等の「宇宙の謎」の解明を目指している。

CALETには，日本・NASA・ASIの協力の下、CERN（欧州合同原子核研究機構）における予備実験等を踏まえて開発された，シャワー粒子の位置検出が可能なカロリメータを搭載している。宇宙線がカロリメータ内部で引き起こす「シャワー粒子」の飛跡を可視化することにより，高エネルギー宇宙線を精密に測定する。

カロリメータとは，高エネルギー粒子のエネルギーを測定する装置。原子番号の大きい物質を電子やガンマ線が通過する場合，制動放射や電子・陽電子対生成といった電磁相互作用を繰り返すことにより，粒子の多重増殖（カスケードシャワー）が発生するが，このシャワー粒子によるエネルギー損失を測定して，入射粒子のエネルギーを決める装置をいう。

CALETは3層構造となっていて，一番底辺にあるTASCでは，シンチレータとして「タングステン酸鉛（PbWO4結晶）」を使用している。宇宙線観測機器としてシンチレータが最も厚く，1TeVを超える高エネルギー領域まで他を圧倒するエネルギー決定精度と粒子選別能力を有している。

また，中層部にあるIMCで使用しているシンチレーティングファイバーは，断面が1mm角で，それぞれを独立に読み出すことで，高精度な位置分解能で，宇宙線の到来方向や，入射宇宙線の種類の判定に必要な情報が得られるようになる。

カロリメータ全体で，従来の方法では観測困難であった高エネルギー領域を探ることが可能な性能を持つ。

これまでの研究により，暗黒物質（ダークマター）は宇宙初期にできた「弱い相互作用をする重い粒子（WIMP）」である可能性が高いとされている。理論上では，WIMPは対消滅や崩壊により既知の素粒子（電子・陽電子対など）を生成し，そのエネルギーはWIMPの質量エネルギーが上限となる。

このWIMPの質量は，これまでの電子・陽電子観測から数100GeV以上であることが期待されるため，暗黒物質の探索には，CALETのカロリメータによるTeV領域の電子・陽電子観測が重要となる。これほどの高エネルギー領域の電子観測ができるのはCALETが世界初となる。

CALETは，本年8月に「こうのとり」5号機で種子島宇宙センターから「きぼう」に運ばれ，船外実験プラットフォームに設置された。その後，観測機器の初期検証作業を完了し，現在は検出データの較正・検証作業を進めている。その初期検証段階において，TeV領域の電子（候補）がすでに観測されている。

CALETの定常観測への移行はデータの較正・検証作業後となるが，今後，2年以上に亘る高精度な観測によって，観測目的を達成するとしている。