2015 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙マイクロ波背景放射偏光成分の精密観測によるニュートリノ質量絶対スケールの研究
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15H03670
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
長谷川 雅也 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, 助教 (60435617)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 宇宙背景放射 / 偏光 / 重力レンズ / ニュートリノ質量 / 検出器開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、POLARBEAR-1の観測をチリにて継続しさらなる高精度観測を目指してデータ収集を行うと共に、アップグレードレシーバ(POLARBEAR-2)の開発を進めた。
POLARBEAR-1の６倍のおよそ7600個の検出器を配置する焦点面は、大きさが直径38cmと世界最大級となり、焦点面を外部からの赤外線に打ち勝って如何に冷やすかが実験成功の鍵となる。
まず入射する赤外線を効率的に吸収し、かつ伝熱によってクライオスタットに熱を逃せる物質としてアルミナを選定し光学素子（レンズ、フィルター）として使用した。これはCMB実験では初の試みとなり他の実験でも導入を検討、実施している。ただし、アルミナは屈折率が3.1と高いため、CMBを効率力焦点面に送るために反射防止膜が必要となる。これを溶射の技術を用いて実現し、本観測での使用に向けて開発に目処をつけた。
次に検出器数が増えるにしたがって、信号線を通して流入する熱が問題となる。これに関しては、信号読み出しの多重度をあげる(8-->40)事で対応する。多重度をあげるための常温のハードウェアに関してはすでに共同研究機関にて開発がすんでおり、本計画では低温で用いるハードウェア、特に前段のアンプを搭載するための基板の開発と、さらに熱流入を減らすための超伝導ケーブルの導入に関して開発を進めた。超伝導ケーブルに関しては、厚みを極限(10マイクロメートル）まで薄くしたニオブチタン箔を用いてフレックスケーブルを試作し、熱試験、読み出し試験を通して、我々の使用に耐えうる性能を有している事を確認した。これにより本観測で期待される冷凍保持時間が24時間以上と、観測の24時間サイクル化に関する目処がついた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績で述べた通り、POLARBEAR2レシーバ開発の一つの鍵は外からの赤外線に打ち勝って検出器を動作温度まで冷やせるかどうかであるが、それを実現するための鍵となる項目の開発に目処がたっており、本番の観測と同じセットアップで冷却に成功している。搭載する検出器の性能確認に少し遅れが見られたが、現在概ね本観測の使用に耐えうる性能が確認されている。並行して行っているPOLARBEAR-1の観測、解析を通して、POLARBEAR2の解析に必要なソフトウェアも整備されつつあり、観測開始後の解析を本格化するまでの時間短縮が期待される。以上の事から、おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度は、これまで開発を行ってきた全ての構成要素を結合し、最終的な性能評価試験を実験室にておこなす。特に本観測で重要となるパラメータ（ノイズレベル、周波数応答性、応答の角度依存性）が要求をみたすことを確認することが目的であり、それらの評価を行うための較正ツールの開発も別途並行して行う。
レシーバシステムの性能評価が完了し次第、チリへの輸送を開始し観測の準備を行って、実際にPOLAEBEAR-2レシーバを用いて科学観測を開始する事を目標とする。
観測後は特に重力レンズ起源の偏光Bモードに関する感度が最大となるような観測手法をすすめ、まず重力レンズBモードの再確認を短時間でしたのち、１年分の観測データを用いて初期観測結果を報告する事を目標とする。
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