広天域・多帯域観測によるＣＭＢ偏光Ｂモードの探索とインフレーション理論の検証

• Project/Area Number: 18J01831
• 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: 本多 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: CMB偏光 / GroundBIRD / MKID / DAQ / 高速回転スキャン / MKIDs / ファーストライト / テイデ観測所 / Bモード / Eモード

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、GroundBIRD望遠鏡を用いて宇宙初期に生成された宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の偏光成分を精細に観測することによって、宇宙創成の解明に対する重要な知見をもたらすことが目的である。
昨年度の観測地（スペイン テネリフェ島）でのインストール・初期観測を経て、本年度はCMB偏光の本格観測に向けて研究を推進した。特に、観測の核を担う超伝導検出器とそれに付随する読み出しDAQの開発を統括・主導した。DAQについては、本格観測に向けて十分なノイズ性能を達成しつつ、さらなる多ピクセルの読み出しに向けた発展的な研究まで踏み込んで開発を進めた。また、このDAQ系は実装のシンプルさから、GroundBIRDグループ外の超伝導検出器の研究開発を行うチームでも活用されている。
検出器についても他の研究者と強く連携を図り、オランダのSRONと協力してGroundBIRDに搭載する素子作製プロジェクトを新たに立ち上げそれを主導した。検出器デザインや要求性能、望遠鏡の搭載に関する実装などで開発を進めるとともに、日本側での研究・議論を統括してオランダ側と共同で素子開発に取り組んだ。
実際にGroundBIRD望遠鏡でのCMB観測までに至らなかったが、GroundBIRD初期観測に基づく実験感度を加味したシミュレーションを行い、QUIJOTE実験との統合解析によって本研究の題目にある「広天域・多帯域観測」での展望を示した。具体的には、大角度スケールの偏光（Eモード）から測定できる宇宙の再電離度パラメータについて、従来の観測実験と同等の感度が達成されることを確認した。前景放射成分を徹底的に抑制できる「広帯域・多帯域観測」によって、これまでにない高確度な結果を本研究で実現できる展望を得た。

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] On-site performance of GroundBIRD, a CMB polarization telescope for large angular scale observations (2020)
  • Author(s): Honda S.,Choi J., Genova-Santos R. T., Hattori M., et.al.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 11445 Pages: 167-167
  • DOI: 10.1117/12.2560918
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] On-site performance of GroundBIRD, a CMB polarization telescope for large angular scale observations (2020)
  • Author(s): 本多俊介
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CMB偏光観測実験“GroundBIRD”－試験観測による評価とそれを反映する開発研究 (2020)
  • Author(s): 本多俊介
  • Organizer: 日本物理学会 第75回秋季大会
• [Presentation] CMB偏光観測実験“GroundBIRD”－天体を用いた初期観測と望遠鏡の性能評価 (2020)
  • Author(s): 本多俊介
  • Organizer: 日本物理学会 第75回年次大会（2020年）
• [Presentation] CMB偏光観測実験GroundBIRDにおける観測地インストールの進行状況 (2019)
  • Author(s): 本多俊介
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] CMB偏光観測実験GroundBIRDの現状 - 観測地搬入に向けた望遠鏡系・超伝導検出器の性能評価試験 (2018)
  • Author(s): 本多俊介
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会