チベットASγ実験が天の川における宇宙線加速と伝播の新知見を提示(Tibet ASγ Experiment Sheds New Light on Cosmic Rays Acceleration and Propagation in Milky Way)

2026-03-05 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)高能物理研究所(IHEP)などが参加するチベットASγ実験は、ジェミンガ・パルサー風星雲周辺のガンマ線ハローを観測し、1パーセク未満のスケールにおける磁気流体力学(MHD)乱流を初めて測定した。観測は100TeV以上の高エネルギー領域まで拡張され、宇宙線電子・陽電子の加速と伝播の仕組みに新たな知見を提供した。研究では電子の加速エネルギーが約100TeV付近で上限に達することを示すスペクトルのカットオフを確認した。またジェミンガ周辺では粒子拡散係数が銀河円盤平均の約1%と極めて低く、拡散が強く抑制されていることが判明した。さらに乱流スペクトルはコルモゴロフ型スケーリングに従うことが実験的に示され、宇宙線伝播と銀河磁場の理解を大きく前進させる成果となった。

<関連情報>

100 TeVを超えるγ線ハローの観測によるゲミンガ周辺の磁気流体乱流の制約 Constraining the magnetohydrodynamic turbulence around Geminga by observing the γ-ray halo beyond 100 TeV

The Tibet ASγ Collaboration
Science Advances  Published:4 Mar 2026

チベットASγ実験が天の川における宇宙線加速と伝播の新知見を提示(Tibet ASγ Experiment Sheds New Light on Cosmic Rays Acceleration and Propagation in Milky Way)

Abstract

The extended γ-ray halo surrounding an old pulsar wind nebula (PWN) is an ideal place to investigate both the acceleration and diffusion processes of cosmic rays. In this work, we report the γ-ray halo observed with high precision by the Tibet ASγ experiment at the world’s highest-energy above 100 tera–electron volt (TeV). We determined the acceleration limit at about 100 TeV, beyond which the electron/positron flux suppresses exponentially, while we measured the morphology of the γ-ray halo at three different energies. We also found that the energy dependence of the diffusion coefficient is consistent with the Kolmogorov magnetohydrodynamic (MHD) turbulence and determined the turbulence property at scales smaller than 1 parsec. The measurements indicate that the energy of electrons/positrons is insufficient to amplify the strong MHD turbulence around itself, thereby suppressing the diffusion coefficient.

1701物理及び化学
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