Development of Terahertz Intensity Interferometry for Super High Angular Resolution

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20346
• Project/Area Number (Other): 18H05327 (2018-2019)
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2020); Single-year Grants (2018-2019)
• Review Section: Medium-sized Section 16:Astronomy and related fields
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: Matsuo Hiroshi 国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (90192749)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江澤 元 国立天文台, アルマプロジェクト, 助教 (60321585) ; 藤井 剛 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30709598) ; 浮辺 雅宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (00344226)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: テラヘルツ技術 / 強度干渉計 / 超伝導検出器 / 冷却システム / 極低温回路

Outline of Final Research Achievements

Basic research was performed to realize terahertz intensity interferometry to achieve high angular resolution observation in submillimeter to far-infrared region. Low leakage superconducting tunnel junctions were used to realize SIS photon detectors for fast and high sensitivity measurements in submillimeter-wave. Cryogenic wide bandwidth readout electronics enables measurements of terahertz photon bunches. Toward aperture synthesis imaging with intensity interfeormetry, a cryostat for optical experiments was developed as well as 0.8K sorption coolers and experimental optics of intensity interferometry. Optical experiments were started for demonstration of aperture synthesis imaging. To realize terahertz astronomical observations, Antarctic intensity interferometry was planned and the program is on-going.

Free Research Field

電波天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

テラヘルツ波領域は、星形成領域のダスト熱放射および原子輝線放射の観測で星形成領域の活動性を評価するために重要な波長域である。宇宙の成り立ちを解明するうえでも、ダスト熱放射と原子輝線放射から天体の形成と進化を明らかにすることができる。地上から観測可能なサブミリ波領域では大型ミリ波サブミリ波干渉計ALMAによる高赤方偏移天体の高解像度観測が行われているが、1THz以上の周波数帯では大気透過率の制限で高解像度の観測が困難である。本研究は、強度干渉計をテラヘルツ帯の観測に導入することで、南極高地からのテラヘルツ帯高解像度観測や宇宙空間からの高感度高解像度観測の実現を目指すものである。