宇宙背景放射の偏光観測を通した超高エネルギー物理の研究

• Project/Area Number: 18J01039
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 安達 俊介 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 宇宙マイクロ波背景放射 / 角度較正 / 初期宇宙 / 検出器角度較正 / CMB偏光観測

Outline of Annual Research Achievements

本年度はSimons Observatory(SO)実験での初観測を目指して、3台設置する望遠鏡のうち、2、3台目の望遠鏡の部品製造をおこなった。本研究者はその中でも電波吸収体といって、望遠鏡の内壁に搭載し望遠鏡外部から入ってくる余分な光を吸収する素子を作製した。これは地上放射からくるノイズを落とし、望遠鏡のノイズレベルを決めるのに非常に重要である。 2、3台目の内壁の広い面積をカバーするために、大量生産体制を整える必要があったが、作成手順をマニュアル化して複数人体制で、適切にスケジュール管理をすることで必要な量の作製を達成した。また、電波吸収体に関しては今回作製したものの性能で満足せず、さらに吸収能力の高い電波吸収体が作製できないかと考え、素材の最適化をおこなった。従来まで使っていた素材を変更し、これまでより特に低周波(~50GHz)で 1桁以上反射率が低い電波吸収体を開発できた。
ワイヤーを用いた望遠鏡の偏光角度応答性の較正にも取り組んだ。SO 実験では、来年度の望遠鏡の設置に向けて較正装置の製造に取りかかっている。この較正装置ではワイヤーの方向を変えるモーターやその位置を読み取るエンコーダ、較正時と宇宙観測時で較正装置自体を移動するための電動アクチュエータなど多岐にわたる電動デバイスが組み込まれており、それらを統合的に制御する電子機器が必要になる。本年度はその電子機器をまとめたエレクトロニクスボックスの開発に注力し、設計・開発を完了した。
現在動いているSimons Array実験でもワイヤーを用いた較正をおこなっており、年度末に望遠鏡が安定してデータが取れるようになったので、1年目に開発したワイヤー較正装置を用いてデータを取得した。データを取得したのが年度末間際だったために、検出器の評価までは進められなかったものの、今後このデータの解析をして角度較正をおこないたい。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Measurement of the CMB E-mode Angular Power Spectrum at Subdegree Scales from 670 Square Degrees of POLARBEAR Data (2020)
  • Author(s): Adachi S. et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 904 Issue: 1 Pages: 65-65
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abbacd
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Measurement of the Degree-scale CMB B-mode Angular Power Spectrum with Polarbear (2020)
  • Author(s): The Polarbear Collaboration et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 897 Issue: 1 Pages: 55-55
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab8f24
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Production method of millimeter-wave absorber with 3D-printed mold (2020)
  • Author(s): S. Adachi, M. Hattori, F. Kanno, K. Kiuchi, T. Okada and O. Tajima
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments Volume: 91 Issue: 1 Pages: 06103-06103
  • DOI: 10.1063/1.5132871
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] CMB 観測実験 Simons Observatory の開発状況 (2020)
  • Author(s): 安達俊介
  • Organizer: 日本物理学会 2020 年秋季大会
• [Presentation] Development of Blackbody Absorber by using a 3D- printed Mold for Millimeter-wave Measurements (2020)
  • Author(s): 安達俊介
  • Organizer: 新学術「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会2020
• [Presentation] CMB 偏光観測実験 Simons Observatory の開発状況 (2020)
  • Author(s): 安達俊介
  • Organizer: 日本物理学会第75回年次大会
• [Presentation] Simons Observatory 実験のための電波吸収材-黒体-の開発と実装 (2019)
  • Author(s): 安達俊介
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Presentation] A Novel Production Method of Millimeter- wave Absorber by a 3D-printed Mold (2019)
  • Author(s): S. Adachi
  • Organizer: 18th International Workshop on Low Temperature Detectors(LTD-18)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 宇宙マイクロ波背景放射観測実験におけるノイズ削減を目的とした3Dプリンタで作る電波吸収材「黒体」の開発 (2019)
  • Author(s): 安達俊介
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] 次世代宇宙マイクロ波背景放射偏光観測実験 Simons Observatory での小口径望遠鏡の光学筒の開発試験 (2018)
  • Author(s): 安達俊介
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会