| Project/Area Number |
21J11179
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山田 恭平 (2021) 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Research Fellow |
山田 恭平 (2022) 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 暗黒物質 / 宇宙マイクロ波背景放射 / 宇宙背景放射 / 原始重力波 / 偏光 / 偏光変調器 / 半波長板 / インフレーション / ダークマター |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の偏光観測における連続回転式低温半波長板による偏光変調を中心に偏光変調器のハードウェア開発と、地上実験用大口径システムとしてその効果を初めて導入した実データ解析を行い、CMB偏光観測実験における次世代の系統誤差低減手法を確立する。
特に次世代CMB観測実験であるSimons Observatory実験の偏光変調器の開発とその詳細な性能評価を行い、さらにその成果を最先端の現行実験であるSimons Array実験のデータ解析に還元し、最終的にインフレーション起源の重力波の強さを表すテンソル・スカラー比rに対してσ(r)<0.01の制限を与える事を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
CMB観測実験POLARBEARのかに座星雲の2015年から2016年の観測データの解析により超軽量axion-like particle (ALP)の探索を行った。ALP場を伝搬する直線偏光した光はその偏光角がALPの質量に応じた周波数で振動する。かに星雲はミリ波で明るい偏光天体であり、それを利用してALPにより生じる偏光角の振動を探索する。本解析ではブラインド解析を適用し、かに星雲の偏光角を見ない状態でデータの内部整合性テスト及び系統誤差の評価を行い、データ解析手法を事前に確定することでデータ解析の正当性を客観的に担保している。本研究では従来のPOLABEARのCMB解析と比べ、偏光角の較正手法を大幅に改良した。また従来のALP探索に比べ系統誤差の検証手法を改良し、より効率的な統計解析手法を導入した。結果としてかに星雲の偏光角振動の最も高精度な結果である、偏光角振動振幅95%上限の中央値0.065°を0.75 year－1を0.66 hour－1の振動周波数領域で達成した。ALPと光子の結合定数としては95%上限の中央値として2.16×10-12 GeV－1×(ma/10-21eV)を9.9×10-23 eVから4.8×10-19 eVの質量領域で達成した。これはALPにより生じる天体の偏光角振動の直接観測によるALPの探索結果として最良の結果である。以上のALP探索結果を論文にまとめた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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