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Be and 
Al under direct muon-induced spallation in granite quartz and its implications for past high-energy cosmic ray fluxes櫻井 敬久*; 紅林 泰*; 鈴木 颯一郎*; 堀内 一穂*; 高橋 唯*; 堂下 典弘*; 菊地 聡*; 門叶 冬樹*; 岩田 尚能*; 田島 靖*; et al.
Physical Review D, 109(10), p.102005_1 - 102005_18, 2024/05
銀河宇宙線の永年変化は銀河の活動に密接に関係しており、局所的な銀河磁場・星間雲・超新星残骸の近くの環境が反映される。高エネルギー銀河宇宙線によって大気中で生成される高エネルギーミューオンは、深い地層まで透過し、岩石中に放射性同位体を生成する。BeやAlのような長寿命の放射性核種は岩石中に蓄積されるため、高エネルギーミューオンの収量の長期変動、ひいては数百万年間の高エネルギー銀河宇宙線(GCR)の長期変動の調査に利用できる。本研究では、CERN SPSのCOMPASS実験ラインにて、160GeV/cの正ミューオンを合成石英プレートと花崗岩コアに照射して、岩石中のBeとAlの生成断面積を測定した。更に、ミューオンが直接起こす核破砕反応とミューオンが生成した二次粒子が引き起こす反応が、岩石中での長寿命核種の生成にそれぞれどの程度寄与するかを明らかにした。
木戸 英治*; 稲倉 恒法*; 木村 真明*; 小林 信之*; 長瀧 重博*; 清水 則孝*; 民井 淳*; 宇都野 穣
Astroparticle Physics, 152, p.102866_1 - 102866_12, 2023/10
被引用回数：1 パーセンタイル：50.35(Astronomy & Astrophysics)宇宙からは
eVにもなる超高エネルギー宇宙線が降ってくるが、その天文学的起源は明らかになっていない。何らかの理由で非常に強く加速された原子核が宇宙背景輻射との相互作用を受け、地球に到達するとされているが、加速された原子核と宇宙背景輻射との相互作用(静止系ではMeV単位のガンマ線との相互作用に相当)が完全にはわかっていないために、もともとの粒子の性質を評価しにくいという問題点があった。この論文では、光核反応模型として、TALYSコードに入っている標準的に使われているものと乱雑位相近似計算によるものを使い、その両者から得られる宇宙線のスペクトルを比較した。その結果、両者には無視できない差があり、光核反応断面積を測定あるいは理論計算によって正確に得る必要があることがわかった。
雨森 道紘*; 土屋 晴文; Tibet AS
Collaboration*; 他116名*
Astrophysical Journal, 954(2), p.200_1 - 200_7, 2023/09
被引用回数：1 パーセンタイル：44.78(Astronomy & Astrophysics)Gamma rays from HESS J1849-000, a middle-aged TeV pulsar wind nebula (PWN), are observed by the Tibet air shower array and the muon detector array. The detection significance of gamma rays reaches 
and 
levels above 25 TeV and 100 TeV, respectively. The energy spectrum measured between 40 TeV 
E 320 TeV for the first time is described with a simple power-law function of dN/dE = 
. The gamma-ray energy spectrum from the sub-TeV to sub-PeV ranges including the results of previous studies can be modeled with the leptonic scenario, Inverse Compton Scattering by high-energy electrons accelerated by the PWN of PSR J1849-0001, but the scenario requires sophisticated theoretical modeling. On the other hand, the gamma-ray energy spectrum can be simply modeled with the hadronic scenario in which gamma rays are generated from the decay of neutral pions produced by collisions between accelerated cosmic-ray protons and the ambient molecular cloud found in the gamma-ray emitting region. The cutoff energy of cosmic-ray protons 
is estimated at 
, suggesting that protons are accelerated up to the PeV energy range. Our study proposes that HESS J1849-000 should be further investigated as a new candidate for a Galactic PeV cosmic-ray accelerator, or "PeVatron".
雨森 道紘*; 土屋 晴文; Tibet AS
Collaboration*; 他111名*
Physical Review Letters, 127(3), p.031102_1 - 031102_6, 2021/07
被引用回数：18 パーセンタイル：86.79(Physics, Multidisciplinary)We report observations of gamma-ray emissions with energies in the 100-TeV energy region from the Cygnus region in our Galaxy. Two sources are significantly detected in the directions of the Cygnus OB1 and OB2 associations. Based on their positional coincidences, we associate one with a pulsar PSR J2032 + 4127 and the other mainly with a pulsar wind nebula PWN G75.2 + 0.1, with the pulsar moving away from its original birthplace situated around the centroid of the observed gamma-ray emission. This work would stimulate further studies of particle acceleration mechanisms at these gamma-ray sources.
雨森 道紘*; 土屋 晴文; Tibet AS Collaboration*; 他93名*
Nature Astronomy (Internet), 5(5), p.460 - 464, 2021/05
被引用回数：66 パーセンタイル：98.88(Astronomy & Astrophysics)Cosmic rays (protons and other atomic nuclei) are believed to gain energies of petaelectronvolts (PeV) and beyond at astrophysical particle accelerators called "PeVatrons" inside our Galaxy. Although a characteristic feature of a PeVatron is expected to be a hard gamma-ray energy spectrum that extends beyond 100 teraelectronvolts (TeV) without a cut-off, none of the currently known sources exhibit such a spectrum owing to the low maximum energy of accelerated cosmic rays or owing to insufficient detector sensitivity around 100 TeV. Here, we report the observation of gamma-ray emission from the supernova remnant G106.3+2.7 above 10 TeV. This work provides flux data points up to and above 100 TeV and indicates that the very-high-energy gamma-ray emission above 10 TeV is well correlated with a molecular cloud rather than with the pulsar PSR J2229+6114. Regarding the gamma-ray emission mechanism of G106.3+2.7, this morphological feature appears to favour a hadronic origin via the 
decay caused by accelerated relativistic protons over a leptonic origin via the inverse Compton scattering by relativistic electrons. Furthermore, we point out that an X-ray flux upper limit on the synchrotron spectrum would provide important information to firmly establish the hadronic scenario as the mechanism of particle acceleration at the source.
雨森 道紘*; 土屋 晴文; Tibet AS Collaboration*; 他93名*
Physical Review Letters, 126(14), p.141101_1 - 141101_7, 2021/04
被引用回数：119 パーセンタイル：99.56(Physics, Multidisciplinary)We report, for the first time, the long-awaited detection of diffuse gamma rays with energies between 100 TeV and 1 PeV in the Galactic disk. Particularly, all gamma rays above 398 TeV are observed apart from known TeV gamma-ray sources and compatible with expectations from the hadronic emission scenario in which gamma rays originate from the decay of 
's produced through the interaction of protons with the interstellar medium in the Galaxy. This is strong evidence that cosmic rays are accelerated beyond PeV energies in our Galaxy and spread over the Galactic disk.
大森 康孝*; 細田 正洋*; 高橋 史明; 真田 哲也*; 平尾 茂一*; 小野 孝二*; 古川 雅英*
Journal of Radiological Protection, 40(3), p.R99 - R140, 2020/09
被引用回数：23 パーセンタイル：75.48(Environmental Sciences)国連原子放射線の影響に関する科学委員会(UNSCEAR)及び原子力安全研究協会では、宇宙線,地殻放射線,ラドン吸入,食物摂取等の自然放射線源による年間線量を報告している。本研究では、主要な自然放射線源からの国内の放射線量を最新の知見に基づいてレビューした。宇宙線による年間線量は、0.29mSvと評価され、地殻放射線に起因する外部被ばくによる年間線量平均値は、放射線医学総合研究所が進めた全国調査のデータより0.33mSvと評価された。また、日本分析センターでは、屋内,屋外及び職場でのラドン濃度を統一された測定方法により調査した。この調査に基づいて、現在の線量換算係数を使用した場合、ラドンの吸入による年間線量は0.50mSvと推定された。トロンからの年間実効線量は、UNSCEARによって0.09mSvと報告されており、ラドンとトロンの吸入による年間線量は0.59mSvとなった。また、日本分析センターによる食品の大規模調査により、食事摂取による主要放射性核種からの年間線量は0.99mSvと評価されている。以上より、日本人の自然放射線による全年間線量は2.2mSvと評価され、世界平均値2.4mSvに近い値となった。
雨森 道紘*; 土屋 晴文; Tibet AS Collaboration*; 他89名*
Physical Review Letters, 123(5), p.051101_1 - 051101_6, 2019/08
被引用回数：125 パーセンタイル：98.49(Physics, Multidisciplinary)We report on the highest energy photons from the Crab Nebula observed by the Tibet air shower array with the underground water-Cherenkov-type muon detector array. Based on the criterion of a muon number measured in an air shower, we successfully suppress 99.92% of the cosmic-ray background events with energies 
100 TeV. As a result, we observed 24 photon like events with 100 TeV against 5.5 background events, which corresponds to a 5.6
statistical significance. This is the first detection of photons with 100 TeV from an astrophysical source.
小林 泰彦; 舟山 知夫; 和田 成一; 古澤 佳也*; 青木 瑞穂*; Shao, C.*; 横田 裕一郎; 坂下 哲哉; 松本 孔貴*; 柿崎 竹彦; et al.
宇宙生物科学, 18(4), p.235 - 240, 2004/12
銀河宇宙線のように、低フルエンス・低フルエンス率の高LET重イオン(粒子線)による生物影響を明らかにするためには、マイクロビームを用いた細胞照射実験が有効な手段となる。そこで、高エネルギー重イオンマイクロビームを顕微鏡観察下の生物試料に照射するために原研・高崎研・バイオ技術研究室で開発した細胞局部照射装置を用いて、哺乳動物培養細胞を個別に重イオンで照射・観察する実験系を開発した。標的細胞を貫通したイオンのエネルギーと個数をシンチレータ/フォトマルを用いて測定することによって、重イオンを1個ずつカウントしながら正確に照射することが可能となった。さらに、CR-39を直ちに37
Cでエッチングして各標的細胞における実際のイオン飛跡を可視化すると同時に、その飛跡が可視化されたCR-39上で細胞の照射後培養と観察を継続する方法を確立した。国内外の重粒子線のマイクロビーム開発の歴史を概観し、細胞核へのシングルイオンヒット効果やバイスタンダー効果に関する最近の研究成果をレビューする。
小林 泰彦; 舟山 知夫; 和田 成一; 坂下 哲哉
宇宙生物科学, 18(3), p.186 - 187, 2004/11
銀河宇宙線のように、低フルエンス率の高LET重イオン(粒子線)による生物影響を明らかにするためには、マイクロビームを用いた細胞照射実験が有効な手段となる。そこで、原研・高崎研・バイオ技術研究室で開発した細胞局部照射装置を用いて、哺乳動物培養細胞を個別に重イオンで照射し、その影響を経時的に観察する実験システムを開発している。今回、照射前に試料を自動スキャンして細胞を検出するオフライン顕微鏡及び取得した座標データに従ってビーム位置に標的細胞を移動するオンライン顕微鏡の各々の試料ステージ更新し、従来は
10
m以上の誤差があった試料移動の位置再現精度が1mに向上したことにより、多数の標的細胞を次々に自動照準して連続的にシングルイオン照射することが可能になった。併せて、最近の細胞照射実験結果について報告する。
和田 成一; 夏堀 雅宏*; 伊藤 伸彦*; 舟山 知夫; 小林 泰彦
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206, p.553 - 556, 2003/05
被引用回数：3 パーセンタイル：27.66(Instruments & Instrumentation)宇宙環境における高LET重粒子線被曝の生物影響を解明するためには、低線量・低フルエンスの重イオン照射によって細胞に誘導されるDNA損傷を正しく解析する必要がある。しかし、低フルエンスの重イオンはランダムにヒットするため、細胞に対する重粒子1個の生物学的効果を直接に検出することはこれまで困難だった。そこで、個々の細胞ごとのDNA損傷を評価することが可能なコメットアッセイ法を用いるとともに、同時に各細胞での重イオンのヒット位置を飛跡検出器CR-39を用いて直接に検出することが可能な方法を開発し、動物培養細胞の核にヒットしたイオン粒子数と、その細胞に生じたDNA損傷の程度を同時に検出する方法を確立した。そして、異なるLET値を有するいくつかの重粒子線照射によって細胞に誘導されたDNA損傷を定量的に解析し、照射したイオンのLET値との関連を解析した。
松田 秀雄*; 大村 一郎*; 崎山 陽子*; 浦野 聡*; 家坂 進*; 大橋 弘通*; 平尾 敏雄; 阿部 浩之; 伊藤 久義; 森 英喜; et al.
JAERI-Review 2002-035, TIARA Annual Report 2001, p.11 - 13, 2002/11
高電圧電力半導体素子の宇宙線による破壊メカニズムを解明し、高性能化及び高信頼性化のための素子設計に資することを目的に、各種素子の実使用電圧での破壊確率をプロトン照射を行って評価した。電圧印加中の試験素子にプロトンを照射することにより、素子が突然絶縁破壊し、実環境での宇宙線による破壊と極似な現象を確認することができた。さらに、破壊確率が照射エネルギーに依存しており、電界増加に対する破壊確率上昇の傾きは、自然界宇宙線での破壊確率や中性子による破壊確率と同傾向であった。これより、プロトン照射により自然界宇宙線による破壊を模擬できたと考えられる。さらに、重イオン照射で取得した破壊箇所の特異性と発生電荷量のデータから破壊メカニズムを議論する。
小倉 紘一*; 浅野 雅春; 安田 仲宏*; 吉田 勝
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 185(1-4), p.222 - 227, 2001/12
被引用回数：32 パーセンタイル：88.99(Instruments & Instrumentation)放射線感受性の高い素材の開発を進めているが、ジエチレングリコール・ビス・アリルカーボネート(CR-39)に感温材料で知られているN-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)を少量添加した共重合体(TNF-1)がLETで10keV/mの粒子を検出できることがわかった。また、このTNF-1は27MeVのプロトンも検出できた。このようなTNF-1はCR-39/NIPAAm(99/1)中に0.01%の酸化防止剤(ナウガード)を添加し、70
で24h反応させて作製した。得られたTNF-1は透明な1mm厚さのプラスチック板であった。この論文では、このTNF-1を用いて宇宙線測定,中性子測定そして重粒子線による癌治療時のモニタリングなどのドシメトリーについて検討し、従来素材のCR-39(TD-1)と比較した。
原田 和樹*; 帯屋 有里乃*; 中野 立央*; 小林 泰彦; 渡辺 宏; 岡市 協生*; 大西 武雄*; 向井 千秋*; 長岡 俊治*
Oncology Reports, 4(4), p.691 - 695, 1997/07
1994年7月にスペースシャトル・コロンビアを用いて実施された第2次国際微小重力実験室(IML-2)において、大腸菌の様々なDNA修復欠損変異株(lexA
,recA,urrAなど11種類)の乾燥菌体と、突然変異を検出し易い「ホット・スポット」を有するプラスミドpZ189を、宇宙線飛跡検出器CR-39でサンドイッチした試料を搭載した。飛行後の大腸菌の生存率とプラスミドpZ189上のsupF遺伝子における突然変異誘発頻度を測定し、地上対照実験試料と比較したところ、生存率、突然変異誘発頻度のいずれにおいても、シャトル搭載試料と地上対照実験試料との間で有意の差は見られなかった。すなわち、宇宙で宇宙線による発ガンリスクが高くなることを示唆する結果は得られなかった。
球形NaI(Tl)シンチレーション検出器を用いた屋内宇宙線線量率の簡便測定法長岡 鋭; 森内 茂; 坂本 隆一; 斎藤 公明; 堤 正博
保健物理, 30, p.9 - 14, 1995/00
屋内宇宙線線量率の簡便測定法の妥当性を検討するため、屋内外の種々の環境下で測定した宇宙線線量率と3球形NaI(Tl)検出器の3MeV以上計数率との相関を見た。両者の間にはほぼ直線的な関係が見られた。また、屋内での相関と屋外での相関との間にも大きな差はなく、屋内においても簡便法を適用できることが確認された。この方法は、NaI(Tl)検出器を用いて簡便に環境線及び宇宙線線量率の同時測定ができ、また携帯型線量測定器への応用も容易なことから、広範囲における線量率分布調査に有効な手段と考えられる。
長岡 鋭; 斎藤 公明; 坂本 隆一; 堤 正博; 森内 茂
JAERI-Data/Code 94-016, 53 Pages, 1994/11
JAERI-Data-Code-94-016.pdf:2.14MB
日常生活中での滞在場所の違いによる線量率変動を考慮した一般公衆の集団線量(本報告では自然放射線による外部被曝線量を対象とする)評価コードを開発した。厳密に線量評価するためには、評価対象者1人1人について滞在場所の線量率と滞在時間の両方を知る必要があるが、可能であっても現実的ではない。本コードでは、線量率については著者らが蓄積した実測データ及び環境条件から推定した値を用いた。滞在時間については総務庁社会生活基本調査、東京都統計年鑑と適当な仮定から推定した。これにより、日常の生活行動様式と場所毎に変動する線量率の両者を考慮した線量評価を行った。
坂本 隆一; 長岡 鋭; 斎藤 公明; 堤 正博; 森内 茂
JAERI-M 94-060, 21 Pages, 1994/03
ガラス線量計の自己照射、宇宙線寄与を実験的に決定した。3球形NaI(Tl)シンチレーション検出器の単位吸収エネルギーに対するガラス線量計への寄与分を表わす係数を用い、今後は自己照射および宇宙線寄与を簡易に求めることができる。解析の結果、使用したガラス線量計の自己照射寄与は0.980.82~7.61.8(nGy/h)、宇宙線硬成分寄与は20.53.0(nGy/h)、宇宙線軟成分寄与は6.62.2(nGy/h)であった。また上述の係数値は0.990.11nGy・h
/(MeV・s)であった。また、環境中に配置したガラス線量計の方向特性およびNaI(Tl)シンチレーション検出器との比較測定を実施した。その結果、設置方向による感度の違いが無いこと、ガラス線量計の測定値から自己照射、宇宙線寄与を差し引くことにより、NaI(Tl)シンチレーション検出器による測定値とガラス線量計による測定値とは良く一致することを確認した。
線線量率の高精度測定のためのデータ処理手順長岡 鋭; 森内 茂
保健物理, 29, p.315 - 320, 1994/00
近年、低レベルの環境線線量率を簡便にかつ特別な技術がなくても測定できるような測定器が市販されるようになってきた。とはいえ、環境線線量率を精度よく測定・評価する場合には、測定した物理量の意味を十分認識した上で、不必要な成分の分離や適切な補正を施さねばならないという状況に変りはない。本報告では、原研が開発し、使用経験を蓄積してきた測定手法を基本として、NaI(Tl)シンチレーション検出器を用いたスペクトロメトリー技術による環境線線量率の高精度測定のためのデータ処理手順について,・波高分布に含まれる成分の分離評価,・方向特性の補正,・波高-エネルギー校正,・環境線線量率の測定評価手順、等について述べた。
長岡 鋭; 坂本 隆一; 斎藤 公明; 堤 正博; 森内 茂
JAERI-M 93-125, 41 Pages, 1993/06
環境安全研究部環境物理研究室(昭和63年度までは環境第一研究室、平成4年度までは環境放射線物理研究室)では、環境放射線の特性・挙動の解明、環境放射線測定法・測定システムの開発、線量評価研究等を主な目的として種々の環境条件下において測定調査を実施してきた。これらのデータは、環境放射線の実施調査データとして多くの目的にとって有用なものであり、それらを、一般に普及している解析装置(コンピュータ)でも容易に利用できるような形にしておくことが望ましい。そのため測定データを汎用性のある形に加工し、系統的に整理・編集を行った。本報告は、このような一連の測定データ内、平成2年度から平成4年度までの間に実施した携帯型線量率測定器(SWING型及びDBM型)による東京都周辺での環境放射線実施調査及び取得したデータの概要と、そのデータを利用する場合に必要な事項について述べた。
長岡 鋭
Radioisotopes, 41(1), p.57 - 58, 1992/00
自然環境だけでなく、人間が実際に生活している環境における放射線・放射能の挙動分布についても、ここ10年広く研究されるようになってきた。本報告は、ここ数年間に国内外で発表された、生活環境中放射線に関する文献をレビューし紹介するためのもので、(1)環境放射線測定器、(2)生活環境中放射線分布の特性、(3)実測データに分類して述べた。
