宇宙マイクロ波背景放射偏光観測のための広帯域回転波長板変調器の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages - |
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| Project/Area Number |
24111715
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency (2013)
High Energy Accelerator Research Organization (2012) |
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Principal Investigator |
松村 知岳 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 宇宙航空プロジェクト研究員 (70625003)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000)
Fiscal Year 2013: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Fiscal Year 2012: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
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| Keywords | インフレーション / 宇宙論 / ミリ波 / 宇宙マイクロ波背景放射 / 偏光 / 半波長板 / 超伝導軸受け / 広帯域半波長板 / 極低温 / 反射防止膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙マイクロ波背景放射（CMB）を含む近年の観測にて確立されたビッグバン標準宇宙論は、地平線問題や平坦性問題、また現在の宇宙に存在する大規模構造の起源等の観測事実ついてその答えを提供しない。こうした様々な観測事実を一挙に説明するために、初期宇宙で起きたとされるインフレーション仮説が提唱されている。世界的にこのインフレーション由来の偏光シグナル（B-mode）の発見を目指し、統計誤差及び系統誤差を軽減する次世代観測機器の開発が行われている。本研究にて行った回転波長板を用いた偏光変調器は要求される感度を実現する装置として注目されており、その開発を行った。今年度の開発項目は大きく分けて２つに分かれ、１）変調器のための極低温軸受けのプロトタイプ開発、２）広帯域半波長板の開発、である。動作温度4Kを想定した変調器のための軸受けは高温超伝導体と永久磁石を用いることで非接触式磁気軸受けを採用し、プロトタイプを作成し、評価試験を行った。プロトタイプは極低温下で動作するための保持機構、回転角度を再構築するためのエンコーダー（磁気式及び光学式）、また駆動部によって構成される。動作温度77Kにてそれぞれの動作確認を行い、最大回転速度600RPMの回転を実現した。また偏光角度の再構築は<0.1度以下、また回転エネルギー損失から推定する発熱は<6uWであることを示した。また動作温度4Kにて期待される発熱は<2mW以下であることが期待されることを示した。このプロトタイプは衛星での使用を想定し、保持機構はローンチロック機能を兼ねる。また、半波長板材料の候補であるサファイアはCMBの観測帯域にて表面反射の防止機構が必要となる。レーザー加工を用いたサブ波長による反射防止構造の加工及び評価をサファイア表面にて成功させ、透過特性を評価した。これにより、CMB偏光観測に必要な要素技術の確立を実現した。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
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[Journal Article] LiteBIRD: mission overview and design tradeoffs2014
Author(s)
T. Matsumura, Y. Akiba, J. Borrill, Y. Chinone, M Dobbs, H. Fuke, et al.
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Journal Title
Proc. SPIE 9143, Space Telescopes and Instrumentation 2014: Optical, Infrared, and Millimeter Wave, 91431F (2 August 2014)
Volume: 9143
Pages: 1-8
DOI
Related Report
Open Access / Acknowledgement Compliant
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