宇宙マイクロ波背景放射偏光成分の精密観測によるニュートリノ質量絶対スケールの研究

• 研究課題/領域番号: 15H03670
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 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: 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)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2015年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: 宇宙背景放射 / インフレーション / 原始重力波 / 偏光 / 重力レンズ / ニュートリノ質量 / 検出器開発 / 超伝導検出器 / 重力レンズ効果 / 宇宙物理 / ニュートリノ

研究成果の概要

本研究は、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の偏光成分を通してニュートリノ質量和に関する情報を得る事を念頭に、POLARBEAR-1実験による重力レンズ起源CMB偏光の精密測定と、POLARBEAR-1の性能を数倍向上させた新しい検出器システム「POLARBEAR-2」によるCMB観測データの収集を目的に行なった。POLARBEAR-1では、重力レンズ起源偏光Bモードのさらなる高感度観測を実現し、ニュートリノ質量和探索への道筋をつける事に成功した。POLARBEAR-2は開発を完了し、観測サイトであるチリへの移設と機器の立ち上げを行って、科学観測開始への目処をつけることが出来た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ニュートリノ質量の絶対スケールの測定及び質量構造の解明は、素粒子物理および宇宙物理の最重要課題の１つである。宇宙観測を通したニュートリノ質量絶対スケールの探索は、地上実験をしのぐ感度が期待されており、本研究を通してその原理検証が大きく進展し、かつ、新型検出器の実現により数年のスケールでの質量精密測定の実現が視野に入ってきた事は学術的に大きな意義がある。
ニュートリノの性質の解明は、宇宙の進化の様相を明らかにすると共に、なぜこの宇宙に物質しかないのか？等、我々の”起源”の解明につながる豊富な情報を有しており、社会的な関心やインパクトも非常に大きいと考える。

研究成果

• [国際共同研究] 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/ローレンス・バークレー国立研究所(米国)
• [国際共同研究] マギル大学/ダルハウジ大学(カナダ)
• [国際共同研究] マンチェスター大学/インペリアルカレッジロンドン/ケンブリッジ大学(英国)
• [国際共同研究] オルセー大学/サクレー大学/パリ大学(フランス)
• [国際共同研究] SISSA(イタリア)
• [国際共同研究] 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/ローレンス・バークレー国立研究所(米国)
• [国際共同研究] マギル大学/ダルハウジ大学(カナダ)
• [国際共同研究] マンチェスター大学/インペリアルカレッジロンドン/ケンブリッジ大学(英国)
• [国際共同研究] オルセー大学/サクレー大学/パリ大学(フランス)
• [国際共同研究] SISSA(イタリア)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Deployment of POLARBEAR-2A (2020)
  • 著者名/発表者名: D. Kaneko, M. Hasegawa(36番目), M. Hazumi(37番目), Y. Minami (56番目), H. Nishino(58番目) 他73名
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 199 号: 3-4 ページ: 1137-1147
  • DOI: 10.1007/s10909-020-02366-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Internal Delensing of Cosmic Microwave Background Polarization B-Modes with the POLARBEAR Experiment (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi, M. Hasegawa (22番目), M. Hazumi(23番目), Y. Minami (36番目), H. Nishino(39番目) 他49名
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 124 号: 13 ページ: 1313011-7
  • DOI: 10.1103/physrevlett.124.131301
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement of the Cosmic Microwave Background Polarization Lensing Power Spectrum from Two Years of POLARBEAR Data (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Aguilar Faundez, M. Hasegawa (19番目), M. Hazumi(20番目), H. Nishino(36番目), Y. Minami(34番目) 他47名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 893 号: 1 ページ: 85-93
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab7e29
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence for the Cross-Correlation between Cosmic Microwave Background Polarization Lensing from Polarbear and Cosmic Shear from Subaru Hyper Suprime-Cam (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshiya Namikawa, Yuji Chinone, Hironao Miyatake, Masamune Oguri, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 882 号: 1 ページ: 62-62
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab3424
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Measurement of the Cosmic Microwave Background B-mode Polarization Power Spectrum at Subdegree Scales from Two Years of polarbear Data (2017)
  • 著者名/発表者名: The POLARBEAR Collaboration、Ade P. A. R.、他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 848 号: 2 ページ: 121-121
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa8e9f
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Performance of a continuously rotating half-wave plate on the POLARBEAR telescope (2017)
  • 著者名/発表者名: Takakura Satoru、他
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 2017 号: 05 ページ: 008-008
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2017/05/008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Making maps of cosmic microwave background polarization forB-mode studies: the POLARBEAR example (2017)
  • 著者名/発表者名: Poletti Davide、他
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 600 ページ: A60-A60
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201629467
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Two-layer anti-reflection coating with mullite and polyimide foam for large-diameter cryogenic infrared filters (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue Yuki、Hamada Takaho、Hasegawa Masaya、Hazumi Masashi、Hori Yasuto、Suzuki Aritoki、Tomaru Takayuki、Matsumura Tomotake、Sakata Toshifumi、Minamoto Tomoyuki、Hirai Tohru
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 55 号: 34 ページ: 22-22
  • DOI: 10.1364/ao.55.000d22
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Simons Array CMB polarization experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: Stebor N.、他
  • 雑誌名: Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng. 巻: 9914 ページ: 99141H-99141H
  • DOI: 10.1117/12.2233103
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] POLARBEAR Constraints on Cosmic Birefringence and Primordial Magnetic Fields (2015)
  • 著者名/発表者名: POLARBEAR Collaboration, P. A. R. Ade, O. Tajima (78番目), 他84名
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 92 号: 12 ページ: 123509-123509
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.123509
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Modeling atmospheric emission for CMB ground-based observations (2015)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 809 号: 1 ページ: 63-72
  • DOI: 10.1088/0004-637x/809/1/63
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] POLARBEAR-2/Simons Array実験 -本観測に向けた観測機器コミッショニング状況 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也
  • 学会等名: 天文学会
• [学会発表] Simons Array (2020)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hasegawa
  • 学会等名: 新学術「加速宇宙」シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙マイクロ波背景放射偏光観測実験POLARBEAR-2 -観測開始に向けた観測サイトでの準備状況- (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也
  • 学会等名: 天文学会
• [学会発表] Cosmic inflation and Neutrino masses at POLARBEAR/Simons Array (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hasegawa
  • 学会等名: 日米40周年シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Contributions from IPNS/KEK (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hasegawa
  • 学会等名: LiteBIRDキックオフシンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙マイクロ波背景放射偏光観測のためのPOLARBEAR-2受信機の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 雅也
  • 学会等名: 第18回ミリ波サブミリ波受信機ワークショップ
• [学会発表] 宇宙マイクロ波背景放射偏光観測実験 POLARBEAR-2の準備状況 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 雅也
  • 学会等名: 天文学会
• [学会発表] 宇宙マイクロ波背景放射偏光観測実験POLARBEAR-2のレシーバーシステムの光学性能評価1 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 雅也
  • 学会等名: 天文学会
• [学会発表] Cosmic Inflation and Neutrino Masses at POLARBEAR and Simons Array (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hasegawa
  • 学会等名: Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙マイクロ波背景放射偏光観測実験 POLARBEAR-2の開発現状 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 雅也
  • 学会等名: 天文学会
• [学会発表] POLARBEAR-2実験:超伝導検出器アレイ読み出し試験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 雅也
  • 学会等名: 物理学会
• [学会発表] POLARBEAR-2レシーバシステムの開発X (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 東北学院大学 (宮城県・仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] POLARBEAR-2実験: 超伝導TESボロメータ評価システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也、秋葉祥希
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 東北学院大学 (宮城県・仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 宇宙マイクロ波背景放射偏光観測実験POLARBEAR-2計画の概要と現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也、西野玄記
  • 学会等名: 天文学会
  • 発表場所: 首都大学東京 (東京都・八王子市)
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] Cosmology and Particle physics with CMB polarization measurement (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hasegawa
  • 学会等名: 2016 Joint Workshop of the France-Korea (FKPPL) and France-Japan(TYL/FJPPL) Particle Physics Laboratories
  • 国際学会
• [学会発表] Cosmology and Particle physics with POLARBEAR and Simons Array (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hasegawa
  • 学会等名: 38th International Conference on High Energy Physics, ICHEP2016
  • 国際学会
• [学会発表] POLARBEAR-2 レシーバシステムの開発 XI (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也
  • 学会等名: 物理学会
• [学会発表] POLARBEAR-2 レシーバシステムの開発 XII (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也
  • 学会等名: 物理学会
• [学会発表] CMBの今と未来 (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hasegawa
  • 学会等名: Future prospects for Fundamental Particle Physics
  • 発表場所: 京都大学 (京都府・京都市)
  • 招待講演
• [学会発表] POLARBEAR-2レシーバシステムの開発IX (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 大阪市立大 (大阪府・大阪市)
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] Simons Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hasegawa
  • 学会等名: 新学術領域研究「なぜ宇宙は加速するのか？-徹底的究明と将来への挑戦-」発足シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学 (千葉県・柏市)
  • 年月日: 2015-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Cosmic Inflation and Neutrino Masses at POLARBEAR CMB Polarization Experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaya Hasegawa
  • 学会等名: WIN2015
  • 発表場所: Heidelberg (Germany)
  • 年月日: 2015-06-08
  • 国際学会
• [備考] KEK-CMBグループ
• [備考] POLARBEARグループweb
  • URL: http://bolo.berkeley.edu/polarbear/
• [備考] Masaya Hasegawa's Homepage
  • URL: http://research-up.kek.jp/people/masayan/index.html
• [備考] KEK-CMBグループ
• [備考] KEK-CMBグループ
• [備考] POLARBEAR
  • URL: http://bolo.berkeley.edu/polarbear/
• [備考] KEK-CMBグループ