| Project/Area Number |
19KK0079
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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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, 研究機関講師 (60435617)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
金子 大輔 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 (60790342)
西野 玄記 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (80706804)
南 雄人 大阪大学, 核物理研究センター, 特任助教 (80788240)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | 原始重力波 / 超伝導検出器 / 偏光 / 角度較正 |
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| Outline of Research at the Start |
インフレーション宇宙仮説の検証は宇宙物理および素粒子物理の最重要課題の一つである。本計画では、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)偏光の精密観測を通して「原始重力波」の痕跡を探すという手法により、インフレーション仮説の実験的検証を行う。本研究計画メンバーが中心となって望遠鏡を稼働させる「Simons Array実験」により、CMB偏光成分の精密観測を実現し偏光成分の１%のレベルまで原始重力波を探索する。またその過程で、次世代実験にも耐えうる精度で系統誤差の制御を可能にする手法を確立し、各最先端実験の中核で日本を中心にした国際共同研究の基盤を強固に築く。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、世界初の望遠鏡群によるCMB偏光実験「Simons Array」を実現し、CMB偏光の精密測定を行って原始重力波の探索を行うと共に、次世代実験での超精密観測の実現に向けた基盤技術の確立を目的としている。
Simons Arrayでは３台の望遠鏡を同時に稼働させる。今年度は観測サイトが１２月までCOVID-19の影響で閉鎖されていたため、その間に１台目の望遠鏡の性能向上のためのR&Dと準備を行った。12月にサイトが再開し、米国の共同研究者が望遠鏡の再起動を行ったタイミングで、測定器の改良を行い再びコミッショニング観測を開始した。間も無く科学観測を開始する予定である。観測は分担者の西野・金子を中心として進めている。並行して代表者の長谷川を中心として、２台目望遠鏡のための光学素子の準備を行った。新しいタイプの反射防止膜を実用化し、レンズ・赤外線防止フィルター等の素子を製作して観測サイトへ輸送を行った。観測サイトの再開とともに２台目装置の準備作業も再開しており、間も無くのファーストライトを予定している。分担者の南は、昨年度開発した、観測データのみを用いた新しい偏光角較正法をPlanck衛星のデータに適応し、宇宙論的複屈折の兆候を2.4シグマの信頼度で確認をした。Simons Arrayで追試を行うために解析パイプラインの準備を開始したところである。分担者羽澄による、地上実験のノウハウを衛星実験に繋げるための国際強力によるプロジェクト化も順調に進展している。加えて金子を中心に行っている次世代地上実験のための人工較正源の開発については、デザイン設計が完了しプロトタイプ機の製作を行っている。
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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、COVID-19で観測サイトがほぼ閉鎖されるという状況の中、Simons Arrayの１台目を改良後に再開をし、２台目の立ち上げも目前に予定している。また系統誤差制御のためのキャリブレータの長期安定運用も達成している。COVIDによる米国内の２台目の準備の遅れを、本研究メンバーが強力に参集しカバーするなど、着実に国際共同実験における中心拠点の１つとして協働体制が確立しつつある。これらの状況を勘案し、また計画に大きな遅延は生じて居ないため、概ね順調に進展している、とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はSimons Array 1台目の科学観測の早期開始と２台目の立ち上げを早々に行う。並行してSimons Arrayにて偏光成分の1%のレベルでの原始重力波の探索をするのに欠かせない機器の較正について、すでに原理検証を行っている人工較正源の活用も含めて、適切な観測スケジュールの確立を目指す。
将来実験に向けた活動としては、現在分担者の南を中心に行っている「観測データのみを用いモデルに依らない角度較正」の手法に関して、Simons Arrayのデータも用いつつ原理検証を進めて行く。特に将来の衛星実験でも耐えうる精度が出せるかどうかは衛星実験の計画そのものに大きく影響するため結果のインパクトは非常に大きい。また分担者の金子を中心とした人工較正源の次世代実験用のプロトタイプ機を用いた検証を精力的に進めて行く。
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