宇宙マイクロ波背景放射偏光観測装置POLARBEAR-2で探る宇宙創生の物理学

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26220709
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 羽澄 昌史 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, 教授 (20263197)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片山 伸彦 東京大学, 学内共同利用施設等, 教授 (50290854) ; 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) ; 田島 治 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 (80391704)
• Project Period (FY): 2014-05-30 – 2019-03-31
• Keywords: 宇宙マイクロ波背景放射 / 宇宙のインフレーション / 重力波 / ニュートリノ

Outline of Annual Research Achievements

インフレーション宇宙仮説が予言する原始重力波を検出すれば、科学史上最大の発見になる。現在これを可能にする唯一の手段が、宇宙マイクロ波背景放射の偏光観測である。本計画は、現在世界最高感度を達成しているPOLARBEAR-1検出器より感度がおよそ６倍高いPOLARBEAR-2検出器を開発し、原始重力波の発見・精密測定を目指す。と同時に、重力レンズ効果に起因するCMB偏光を観測し、ニュートリノ質量和への制限を得る。
当該年度（繰り越し分も含む）では、POLARBEAR-2検出器システムの本番部品製作、読み出しエレクトロニクス製作、総合試験を行い、チリ移設の準備を完了することを目標とした。日本側担当の分に関しては、ほぼ予定通りの準備を終えることができた。具体的には、光学望遠鏡の製作、性能評価、冷却システムの製作、性能評価、ミリ波を入射し、信号を検出し、性能を評価する総合試験、などを遂行した。光学望遠鏡の製作に関しては、特に、新しい技術として、新しい方法による反射防止膜の開発、新しい黒体（ミリ波・遠赤外領域で特に性能の高い物）の開発に成功し、これらについて学会発表などを行った。また、本番の観測に向けて、様々なシミュレーションを行い、観測ストラテジーなどを固めた。さらに、現存するPOLARBEAR-1検出器で取得したデータの解析を進め、特に大角度の相関を見るための新しい解析手法を発展させることができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

日本側が担当する測定器の開発については、概ね計画された目標を達成している。米国が担当している部分について若干の遅れが見られるが、これについては、今後の総合試験の効率化によって挽回が可能な範囲と考えている。以上から、概ね順調に進展していると判断される。

Strategy for Future Research Activity

POLARBEAR-2検出器については、平成28年度の終わりまでにチリへの移設準備を完了する。このことが優先度の高い課題である。POLARBEAR-1のデータ解析については、未発表のデータを用いた新しい観測結果観測結果を発表していく。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学バークレー校/カリフォルニア大学サンディエゴ校/コロラド大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: カリフォルニア大学バークレー校/カリフォルニア大学サンディエゴ校/コロラド大学
  • # of Other Institutions: 10
• [Int'l Joint Research] マギル大学(カナダ)
  • Country Name: CANADA
  • Counterpart Institution: マギル大学
• [Int'l Joint Research] AstroParticule et Cosmologie(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: AstroParticule et Cosmologie
• [Int'l Joint Research] カーディフ大学/インペリアルカレッジロンドン(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: カーディフ大学/インペリアルカレッジロンドン
• [Int'l Joint Research] SISSA(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: SISSA
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 2
• [Journal Article] Modeling atmospheric emission for CMB ground-based observations (2015)
  • Author(s): J. Errard, P.A.R. Ade, Y. Akiba, K. Arnold, M. Atlas, C. Baccigalupi, D. Barron, D. Boettger, J. Borrill, S. Chapman, Y. Chinone, A. Cukierman, J. Delabrouille, M. Dobbs, A. Ducout, T. Elleflot, G. Fabbian, C. Feng, S. Feeney, A. Gilbert et al.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 809 Pages: 63 - 72
  • DOI: 10.1088/0004-637X/809/1/63
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Thermal and optical characterization for POLARBEAR-2 optical system (2014)
  • Author(s): Y. Inoue, N. Stebor, P.A. R. Ade, Y. Akiba, K. Arnold, A.E. Anthony, M. Atlas, D. Barron, A. Bender, D. Boettger J. Borrilll, S. Chapman, Y. Chinone, A. Cukierman, M. Dobbs, T. Elleflot, J. Errard, G. Fabbian, C. Feng, A. Gilbert et al.
  • Journal Title: Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng Volume: 9153 Pages: 91533A/1 - 9
  • DOI: 10.1117/12.2055572
  • Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development and characterization of the readout system for POLARBEAR-2 (2014)
  • Author(s): D. Barron, P.A. R. Ade, Y. Akiba, C. Aleman, K. Arnold, M. Atlas, A. Bender, J. Borrill, S. Chapman, Y. Chinone A. Cukierman, M. Dobbs, T. Elleflot, J. Errard, G. Fabbian, G. Feng, A. Gilbert, N.W. Halverson, M. Hasegawa, K. Hattori, M. Hazumi et al.
  • Journal Title: Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng Volume: 9153 Pages: 915335/1-8
  • DOI: 10.1117/12.2055611
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CMB偏光観測実験POLARBEARの現状 (2015)
  • Author(s): 西野玄記
  • Organizer: 日本物理学会2015年年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京都・新宿区）
  • Year and Date: 2015-03-21
• [Presentation] POLARBEAR-2 レシーバシステムの開発 VIII (2015)
  • Author(s): 長谷川雅也
  • Organizer: 日本物理学会2015年年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京都・新宿区）
  • Year and Date: 2015-03-21
• [Presentation] CMB Experiments: present and future (2015)
  • Author(s): 羽澄昌史
  • Organizer: B-mode cosmology
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2015-02-20
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Recent results on CMB polarization from POLARBEAR and future prospects with POLARBEAR-2, Simons Array and LiteBIRD (2014)
  • Author(s): 羽澄昌史
  • Organizer: KEK-PH2014
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2014-10-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] POLARBEAR-2 レシーバシステムの開発 VII (2014)
  • Author(s): 長谷川雅也
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学（佐賀県・佐賀市）
  • Year and Date: 2014-09-18
• [Presentation] PBとHSCのクロスコリレーション (2014)
  • Author(s): 片山伸彦
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学（佐賀県・佐賀市）
  • Year and Date: 2014-09-18
• [Presentation] POLARBEAR-2: a new instrument for CMB polarization measurements with Simons Array (2014)
  • Author(s): 羽澄昌史
  • Organizer: SPIE2014
  • Place of Presentation: モントリオール（カナダ）
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-27
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] KEK CMBグループウェブページ
  • URL: http://cmb.kek.jp/