CMBと前景放射の分離で探る原始重力波-超伝導センサーMKIDを用いた多帯域観測
| Project/Area Number |
22KJ1668
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| Project/Area Number (Other) |
21J20290 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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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 | Kyoto University |
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Principal Investigator |
末野 慶徳 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 宇宙マイクロ波背景放射 / GroundBIRD / 較正研究 / 視線方向 / 偏光角 / 宇宙背景放射 / 超伝導検出器 / MKID / 高速回転 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙初期の有力な理論であるインフレーション理論が予言する原始重力波をGroundBIRD望遠鏡を用いた宇宙背景放射(CMB)の偏光観測によって探索する。そのためには原始重力波の信号として混入してしまう前景放射と呼ばれる成分を分離する必要がある。本研究では世界最多の9帯域の観測データで徹底した前景放射の分離を行い、原始重力波の探索を行う。そのために、100GHz帯を観測できる新たな検出器の開発とそれを用いたCMBの観測、解析手法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度はGroundBIRDの物理観測で使用する全検出器ウエハ（145 GHz帯域6ウエハ、220 GHz帯域１ウエハ）を望遠鏡にインストールして物理観測を開始させた。その後、初期評価の一環として、月の観測データを用いて全ウエハで期待通りの観測ができていることを確認した。また、データ解析手法の工夫により、今まで検出できていなかった木星と金星の信号を検出することにも成功するなど、物理解析において重要な成果を挙げた。並行して、2022年に取得したデータを用いて、新たに開発した月を用いた視線方向の較正手法でGroundBIRDの要求を満たす較正ができること確認し、本成果を学術論文として公表した。偏光角の較正においても、望遠鏡の視線方向の情報を用いて較正を行う手法を考案した。これらの手法で較正した視線方向と偏光角を用いて、実際の時系列データに含まれるノイズの評価とその削減手法の開発を行った。開発したCMB解析のパイプラインを用いて、CMBの異方性の検出効率を86％以上に維持しつつノイズの大きさを３桁削減できるノイズの削減手法の開発した。検出器開発に関しては、製作したβ-TaのMKIDの超伝導転移温度とノイズの評価を行い、100 GHz帯域の信号に感度があること、NbTiNと組み合わせることでGroundBIRDのノイズの要求を満たせることを確認した。
研究期間全体を通して、GroundBIRD実験をコミッショニングの段階から、全検出器ウエハを用いた物理観測を開始させるところまで、望遠鏡の性能が期待通りであることも確認しつつ進めることができた。その中で、月を用いた新たな視線方向の較正手法の開発も行い学術論文として公表した。検出器開発に関しても100 GHzの帯域を測定できるβ-TaのMKIDを独自に開発し、今後の望遠鏡のアップデートの礎を築くことができた。
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Report
(3 results)
Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Astronomical Observations with MKIDs2024
Author(s)
HONDA Shunsuke、SUENO Yoshinori、TANAKA Tomonaga、TSUJII Miku、KUTSUMA Hiroki、HATTORI Makoto、SUZUKI Junya、MIMA Satoru、TAJIMA Osamu、OTANI Chiko、MURAYAMA Yosuke、LEE Hosun、ISHIZAKI Yuji、NAGAI Makoto、KUNO Nario
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Journal Title
TEION KOGAKU (Journal of Cryogenics and Superconductivity Society of Japan)
Volume: 59
Issue: 1
Pages: 34-42
DOI
ISSN
0389-2441, 1880-0408
Year and Date
2024-01-20
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A Forecast of the Sensitivity on the Measurement of the Optical Depth to Reionization with the GroundBIRD Experiment2021
Author(s)
K.Lee, R.T.Genova-Santos, M.Hazumi, S.Honda, H.Kutsuma, S.Oguri, C.Otani, M.W.Peel, Y.Sueno, J.Suzuki, O.Tajima, E.Won
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Journal Title
ApJ
Volume: 915
Issue: 2
Pages: 88-88
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] 超伝導検出器MKIDにおけるTLSノイズの抑制研究2021
Author(s)
Yoshinori Sueno, Chiko Otani, Shugo Oguri, Hiroki Kutsuma, Junya Suzuki, Osamu Tajima, Shunsuke Honda, Satoru Mima
Organizer
Flavor physics workshop 2021
Related Report
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