2018 Fiscal Year Research-status Report

Numerical study for detection of long-wavelength primordial gravitational waves

Research Project

Project/Area Number	17K05478
Research Institution	High Energy Accelerator Research Organization
Principal Investigator	永田竜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, 研究員 (00571209)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	重力波 / 宇宙マイクロ波背景放射 / インフレーション / データ解析 / 偏光 / 系統誤差
Outline of Annual Research Achievements	インフレーション宇宙論は、宇宙の大域的一様性と多様なスケールにわたる密度構造を統一的に説明する理論として、初期宇宙の理解に大きな成果を収めている。時空の量子揺らぎに起因する背景重力波が、加速膨張のもとその振幅を現在まで残すことは、理論に通有の予言であると考えられている。マイクロ波背景放射の偏光奇パリティパターンの観測は、晴上り時代の宇宙をスクリーンとして原始重力波の信号を投影することで、インフレーション宇宙の詳細に迫る実験である。本研究は、偏光観測データに想定される誤差群から原始重力波信号を分離することを主眼とし、シミュレーションを通じて系統誤差の影響を理解し、其れに対処するための解析手法の開発を行うものである。研究初年度には、走査観測における系統誤差印加シミュレーションの開発を行い、装置特性を直接反映した実際的な疑似データ列の生成を実現した。2018年度上旬からは、尤度解析を含む統計処理を行うためのソフトウェア開発に取組み、年度中旬までに概ね完了、シミュレーションの結果からサイエンスに与える影響を定量化できるようになった。また、研究期間中に観測装置への理解に大きな進展があったことから、複合誤差汚染を取扱えるようシミュレーションソフトウェアの拡張を行った。2018年度中旬からは、シミュレーションによる標本収集に着手した。初期サンプルの先行解析の結果、一部光学特性に起因する偏光奇パリティパターンの汚染は従来予想よりも深刻であることが明らかになり、本研究課題の重要性が確認された。 2018年度までの進捗によって、収集されたシミュレーション標本群の解析を実行し、本研究の成果をまとめるための作業が開始できるようになった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2018年度研究計画においては、統計処理のためのソフトウェア開発を行い収集標本の事後解析が実現できる体制を作ること、ならびに標本収集のためのシミュレーションの運用を開始することが成果目標であった。2018年度中にこれらの目標が達成されたことで、最終年度に標本群の解析へ取掛かるための準備は概ね完了している。シミュレーションの運用管理は問題なく継続されており、計画全体として順調な進展をみている。（年度中、季節要因でメンテナンスが必要となった計算機器の保守を行ったため、ひと月程のダウンタイムが生じたが、一ヶ月の繰越しが全体の進捗に与える影響は軽微である。）
Strategy for Future Research Activity	最終年度には、標本収集のシミュレーション運用を終え、標本群へ事後解析を施すことで、一連の数値計算処理を完了する見込みである。系統誤差によるデータの汚染と重力レンズ効果除去能率の関係を明らかにし、原始重力波振幅の測定に与える影響を定量化できると期待される。また、立上げ当初の企図にもとづき、本研究の成果を実際の観測計画へ適用するといった、成果拡大のための準備も推進する。
Causes of Carryover	物品調達時の予定額と実購入価格との差額などにより約3万円の次年度使用額が生じた。繰越金は、学会参加や研究打合せによる出張旅費、および少額消耗品の購入にあてる予定である。