Development of superconducting mirror for the CMB observation

2024 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 23K22527
• Project/Area Number (Other): 22H01256 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: Umemori Kensei 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (60353364)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菊池 章弘 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究センター, グループリーダー (50343877) ; 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, 准教授 (60435617) ; 道前 武 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (70740471)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 超伝導 / 宇宙マイクロ波背景放射 / 超伝導ミラー / ニオブスズ / ニオブ

Outline of Final Research Achievements

We have worked on the development of superconducting focusing mirrors, which are a limiting factor in precise measurements of cosmic microwave background (CMB) radiation. The development of a polarized measurement system and a superconducting mirror made of Nb3Sn were carried out in parallel. The polarization measurement system measured the polarization strength for aluminum, iron, and stainless steel mirrors, and conducted a cooling test using a Nb plate below the superconducting transition temperature. For the development of the Nb3Sn superconducting mirror, we optimized the formation of the Nb3Sn plate by the bronze method using a niobium/bronze cladding material. Finally, we developed the basic technology for producing NB3Sn plates with a three-layer structure of Nb/bronze/oxygen-free copper in anticipation of actual production.

Free Research Field

加速器科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

昨今の量子技術など、様々な技術を支えるのが超伝導技術である。その中でも高温超電導体を含んだ薄膜超伝導体の技術はますます重要度が増している。今回の研究では、超伝導加速空洞や超伝導電磁石用に開発されて来た超伝導技術の応用開発を行った。直接的な学術的意義はCMB偏光測定の精度向上に繋がる。より広い社会的意義としては、量子コンピューターや量子デバイスなどへの応用展開が期待できる。