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宇宙初期の加速膨張を検証可能にする革新的な超伝導検出器の開発

Publicly Offered Research

Project AreaWhy does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future -
Project/Area Number 18H04361
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

南 雄人  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 博士研究員 (80788240)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords宇宙マイクロ波背景放射 / 超伝導検出器 / 放射線 / 宇宙線 / アルファ線 / TES
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的である、「宇宙線に強い検出器の開発」について研究をおこなった。
LiteBIRD衛星計画において、宇宙線が検出器に与える影響を減らすために、フォノンの伝達を減らす方法を実証しようと試みた。宇宙線が検出器の載っているシリコン基板にエネルギーを落とす。そのエネルギーがシリコン基板中のフォノンを通じて検出器に影響を与えるため、フォノンの伝達を阻害することで、宇宙線の影響を減らそうと試みた。
超伝導にならない金属は電子とフォノンの結合によってフォノンを吸収する可能性がある。そのため、金属をシリコン基板に載せることで、宇宙線の影響を減らすことを試みた。これを実証するために、LiteBIRDで使われる予定の超伝導転移端センサー(TES)ボロメータ検出器と金属を載せたシリコン基板を用意した。また、TESだけでなく、超伝導を利用したもう一種類の超伝導検出器、力学的インダクタンス検出(KID)と金属を載せたシリコン基板を用意した。これらのシリコン基板にアルファ線を照射する放射線試験をおこなった。
どちらの検出器においても、金属をシリコン基板に載せることで、影響を減らせる可能性を示唆する結果を得た。また、データ解析の際には、TESボロメータ検出器の3つの熱状態モデルを適用した。このモデルは自身が新しく考案したもので、これまでTESの解析に用いられていたものよりデータのふるまいをよく表した。これらの研究成果によって、将来の衛星観測における問題を解決できる可能性が高まった。成果については、国内学会1つ・国際会議2つ・論文1つで発表をおこなった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学バークレー校/SLAC国立加速器研究所/LBNL(米国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Lawrence Berkeley National Laboratory/University of California, Berkeley(米国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Irradiation Tests of Superconducting Detectors and Comparison with Simulations2020

    • Author(s)
      Minami Y.、Akiba Y.、Beckman S.、Hazumi M.、Kuo C.、Kurinsky N. A.、Kutsuma H.、Lee A. T.、Mima S.、Raum C. R.、Sasse T.、Stever S. L.、Suzuki A.、Westbrook B.
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics

      Volume: 199 Issue: 1-2 Pages: 118-129

    • DOI

      10.1007/s10909-020-02393-7

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 将来衛星計画LiteBIRDのための 宇宙線の影響を軽減する 超伝導検出器の研究2020

    • Author(s)
      南 雄人
    • Organizer
      日本物理学会2020年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Irradiation tests of superconducting detectors and comparison with simulations2020

    • Author(s)
      Yuto Minami
    • Organizer
      Cosmic Acceleration
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Irradiation tests of superconducting detectors and comparison with simulations2019

    • Author(s)
      Yuto Minami
    • Organizer
      18th International Workshop on Low Temperature Detectors
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of superconducting detectors2019

    • Author(s)
      Yuto Minami
    • Organizer
      新学術領域「なぜ宇宙は加速するのか?- 徹底的究明と将来への挑戦-」シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] LiteBIRD衛星計画に向けた超伝導検出器の研究2018

    • Author(s)
      南雄人
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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