高エネルギー太陽放射線が引き起こす空気シャワーシミュレーションの精度検証

Verification of air shower simulation induced by solar energetic particles

佐藤 達彦   ; 保田 浩志*; 片岡 龍峰*; 八代 誠司*; 桑原 孝夫*; 塩田 大幸*

Sato, Tatsuhiko; Yasuda, Hiroshi*; Kataoka, Ryuho*; Yashiro, Seiji*; Kuwabara, Takao*; Shiota, Daiko*

巨大な太陽フレアが発生した場合、太陽から大量の高エネルギー太陽放射線(SEP)が放出される。大気に入射したSEPは、大気圏内で中性子などを発生しながら空気シャワーを引き起こし、宇宙線被ばく線量を短時間で劇的に上昇させる。したがって、その被ばく線量を的確に評価するためには、精度の高い空気シャワーシミュレーションが不可欠となる。そこでわれわれは、PHITSコードを用いて大気圏内に単色の陽子が入射したときの挙動を解析し、各高度における放射線フラックスのデータベースを構築した。そして、そのデータベースと人工衛星を用いて測定した太陽フレア時の衛星軌道上の陽子フラックスを組合せ、そのときの地上中性子モニタの計数率を計算した。その結果、計算値と実測値はよく一致することがわかり、本研究による空気シャワーシミュレーションの妥当性が証明された。発表では、この精度検証結果について紹介するとともに、SEP被ばくが航空機乗務員に与える影響について考察する。

When solar energetic particles (SEP) are incident to the atmosphere, they can induce air showers by generating varieties of secondary particles. Such secondary particles can reach conventional flight altitudes (12 km), and hence, aircrews are exposed to enhanced level of radiations. In order to precisely estimate the aircrew doses, the Monte Carlo simulation for air shower is indispensable. We therefore simulated air showers induced by mono-energetic protons, using a general-purpose Monte Carlo particle and heavy ion transport simulation code system PHITS, and developed a database of particle fluxes in the atmosphere. Combining the database with the proton fluxes measured by PAMELA during the GLE event occurred on Dec. 13th 2006, the count rates of the neutron monitor located at Thule were calculated. The calculated count rates agree with the measured data fairly well, verifying the accuracy of our simulation technique.