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高速回転スキャンを実装したCMB偏光観測実験によるインフレーション宇宙論の検証

研究課題

研究課題/領域番号 14J10972
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

小栗 秀悟  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, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード宇宙物理 / CMB
研究実績の概要

本研究は、CMB偏光観測を行うための望遠鏡GroundBIRDを開発し、インフレーションモデルに観測的な制限をつけることを目的としている。インフレーション起源の痕跡を検出するためには、空の広い範囲の測定が必要である。検出器は時間がたつとベースラインがドリフトしてしまうため(~10秒)、望遠鏡をいかに速く振り回せるかが鍵となる。そこで申請者は、望遠鏡を回転台の上に載せて回転させながらの観測を計画している。現在、観測サイトとしてはスペイン領カナリア諸島のテイデ観測所を考えている。3年目にあたる本年度は、GroundBIRD望遠鏡内部の検出器固定治具の開発と、検出器の読み出し回路、望遠鏡を回転台に固定するための架台の作成を行った。
本年度前半は、250mKに冷却する超伝導検出器を、望遠鏡の光学系の焦点面部分に固定するための治具の開発をした。250mKまでの冷却は吸着式冷凍機を用いて行うが、冷却能力は3μWしかないため、固定治具の熱伝導を低く抑えることが重要になる。そこで、ケブラー糸を用いてその固定を行った。ケブラーは金属ではないので熱伝導が低い。一方で、糸のため引っ張ることしかできない。申請者は、専用の治具を作り、この問題を克服した。実際に冷却し、250mK以下の状態を維持して光の検出をすることができた。
後半は、検出器の読み出しシステムの開発を行った。昨年までは、一つの装置で64個までしか超伝導検出器の応答を読み出せなかったが、120個までの同時読み出しができるように改良した。これにより、一通りの要素開発が終了した。
これと並行して、業者とやりとりをしながら、望遠鏡を載せる架台の製作を行った。望遠鏡は500kg以上あり、これを分速20回転で回しながら観測を行う。架台は年度内に完成し、望遠鏡と組み合わせた状態で回転テストもクリアした。
以上で、観測に必要な望遠鏡開発は一通り終了した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] コリア大/IBS(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of an Optical Coupling with Ground-Side Absorption for Antenna-Coupled Kinetic Inductance Detectors2017

    • 著者名/発表者名
      H. WATANABE, S. MIMA, S. OGURI, M. YOSHIDA et al.
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E100.C 号: 3 ページ: 298-304

    • DOI

      10.1587/transele.E100.C.298

    • NAID

      130005397854

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Observation of gamma ray bursts at ground level under the thunderclouds2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kuroda, S. Oguri, Y. Kato, R. Nakata, Y. Inoue, C. Ito, M. Minowa
    • 雑誌名

      Phys. Lett. B

      巻: 758 ページ: 286-291

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2016.05.029

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] GroundBIRD: observations of CMB polarization with fast scan modulation and MKIDs2016

    • 著者名/発表者名
      S. Oguri, J. Suzuki (18番目) et al.
    • 雑誌名

      Proc. SPIE

      巻: 9906 ページ: 99063L-99063L

    • DOI

      10.1117/12.2231672

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] GroundBIRD: Observing Cosmic Microwave Polarization at Large Angular Scale with Kinetic Inductance Detectors and High-Speed Rotating Telescope2015

    • 著者名/発表者名
      S. Oguri, J. Choi, T. Damayanthi, M. Hattori, M. Hazumi, H. Ishitsuka, K. Karatsu, S. Mima, M. Minowa, T. Nagasaki, C. Otani, Y. Sekimoto, O. Tajima, N. Tomita, M. Yoshida, E. Won
    • 雑誌名

      J. Low Temp. Phys.

      巻: online 30 Dec. 号: 3-4 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1007/s10909-015-1420-9

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of Microwave Kinetic Inductance Detector for Cosmological Observations2015

    • 著者名/発表者名
      K. KARATSU, S. MIMA, S. OGURI, et.al.
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E98.C 号: 3 ページ: 207-218

    • DOI

      10.1587/transele.E98.C.207

    • NAID

      130004841697

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sub-Kelvin refrigeration with dry-coolers on a rotating system2014

    • 著者名/発表者名
      S. Oguri, H. Ishitsuka, J. Choi, M. Kawai, O. Tajima
    • 雑誌名

      Rev. Sci. Instrum.

      巻: 85 号: 8 ページ: 086101-086101

    • DOI

      10.1063/1.4891618

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 室温エレクトロニクス・安いKID読み出し装置2017

    • 著者名/発表者名
      小栗秀悟
    • 学会等名
      TIAかけはし・ブレインストーミング研究会
    • 発表場所
      物質材料研究機構(茨城県つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] GroundBIRD望遠鏡での検出器読み出しの評価2017

    • 著者名/発表者名
      小栗秀悟
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] GroundBIRD: observation of CMB polarization with fast scan modulation and MKIDs2016

    • 著者名/発表者名
      Shugo Oguri
    • 学会等名
      SPIE - Ground-based and Airborne Telescopes VI (vol. 9906)
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GroundBIRD搭載用超伝導検出器MKIDアレイのデザイン設計2016

    • 著者名/発表者名
      小栗秀悟, 美馬覚, 石塚光, 内田智久, 大谷知行, 沓間弘樹, 関本裕太郎, 田島治, Thushara DamayanthiA, Jihoon Choi, 富田望, 永井誠, 長崎岳人, 羽澄昌史, 服部誠, 蓑輪眞, 吉田光宏, Eunil Won
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] GroundBIRD望遠鏡での焦点面構造体の開発2016

    • 著者名/発表者名
      小栗秀悟
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県宮崎市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] GroundBIRD実験用超伝導検出器MKIDの光学測定試験2015

    • 著者名/発表者名
      小栗秀悟, 田島治, 川井正徳, 長崎岳人, Jihoon Choi, 石塚光, 富田望, 羽澄昌史, 吉田光宏, Eunil Won
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会(2015)
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] GroundBIRD -- observation of CMB polarization at large angular scales with a combination of MKID arrays and a high-speed rotating telescope2015

    • 著者名/発表者名
      S. Oguri, J. Choi, T. Damayanthi, M. Hattori, M. Hazumi, H. Ishitsuka, K. Karatsu, S. Mima, M. Minowa, T. Nagasaki, C. Otani, Y. Sekimoto, O. Tajima, N. Tomita, M. Yoshida, E. Won
    • 学会等名
      16th International Workshop on Low Temperature Detectors
    • 発表場所
      Grenoble (France)
    • 年月日
      2015-07-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GroundBIRD 実験用受信機構造体の冷却試験2015

    • 著者名/発表者名
      小栗秀悟
    • 学会等名
      日本物理学会第 70 回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] GroundBIRD 用クライオスタットの製作と冷却試験2014

    • 著者名/発表者名
      小栗秀悟
    • 学会等名
      日本物理学会 2014 年秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] GroundBIRD: a Large Angular Observation of CMB Pol. from the Ground2014

    • 著者名/発表者名
      Shugo Oguri
    • 学会等名
      APRIM2014
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 年月日
      2014-08-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] GroundBIRD2014

    • 著者名/発表者名
      小栗秀悟
    • 学会等名
      「背景放射で拓く宇宙創成の物理-インフレーションからダークエイジまで-」シンポジウム 2014
    • 発表場所
      理化学研究所
    • 年月日
      2014-06-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] KEK CMB: 宇宙マイクロ波背景放射観測グループ

    • URL

      http://cmb.kek.jp

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] 電波測定装置2014

    • 発明者名
      田島治、小栗秀悟
    • 権利者名
      高エネルギー加速器研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-05-29
    • 取得年月日
      2016-10-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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