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ビッグバンの起源を探る-最先端の超伝導技術と史上最大の望遠鏡群で挑むCMB測定

研究課題

研究課題/領域番号 19H00674
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

日下 暁人  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20785703)

研究分担者 木内 健司  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00791071)
片山 伸彦  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (50290854)
櫻井 雄基  岡山大学, 自然科学学域, 特任助教 (50780847)
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)
茅根 裕司  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (90649675)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
2020年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2019年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード宇宙マイクロ波背景放 / インフレーション / 超伝導 / 宇宙マイクロ波背景放射
研究開始時の研究の概要

我々は、ビッグバンの起源として有力とされる初期宇宙インフレーションを探るべく、史上最大の宇宙マイクロ波背景放射観測用望遠鏡群となるSimons Observatory(SO)実験を遂行している。この実験において、インフレーションの信号が現れるとされる大きな角度スケール(2~10度)での測定精度を大幅に改善する「連続回転式低温半波長板」を中心とした研究を行う。具体的には、SOによるインフレーション探索の成否を決める低温半波長板システムを作成し、また半波長板システムに焦点を当ててデータ解析を行い、解析手法を確立する。これにより世界最高感度でのインフレーション探索に明確な道筋を示す。

研究成果の概要

Simons Observatoryは、標高5200mのチリ、アタカマ高地から宇宙背景放射 (CMB) を精密観測する、史上最大規模の地上CMB実験である。本研究は、Simons Observatoryにおいて精密なCMBの偏光測定の鍵となる半波長板の開発・作成とその性能評価に成功した。これを用いて、近く観測をはじめるSimons Observatoryは、高精度で「宇宙の始まり」の研究を行う。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、高い精度で宇宙背景放射 (CMB) の偏光観測を行うための展望が開けた。この成果を用いて近くはじまるCMB精密観測により、我々の住む宇宙がどうやって始まったのかという根源的な問いに対する研究が大きく進むことが期待され、社会的意義は大きい。また、本研究では日本企業との共同開発による独自技術が複数採用されており、国際プロジェクトの中で日本にしかできない貢献を行っている。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Lawrence Berkeley National Laboratory/UC San Diego/Princeton University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Lawrence Berkeley National Laboratory/UC San Diego/Princeton University(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] UC Berkeley/Lawrence Berkeley National Laboratory/UC San Diego(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ローレンスバークレー研究所/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(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Broadband Multi-layer Anti-reflection Coatings with Mullite and Duroid for Half-wave Plates and Alumina Filters for CMB Polarimetry2022

    • 著者名/発表者名
      Sakaguri Kana、Hasegawa Masaya、Sakurai Yuki、Hill Charles、Kusaka Akito
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 209 号: 5-6 ページ: 1264-1271

    • DOI

      10.1007/s10909-022-02847-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improved Upper Limit on Degree-scale CMB B-mode Polarization Power from the 670 Square-degree POLARBEAR Survey2022

    • 著者名/発表者名
      The POLARBEAR collaboration, and Y. Chinone et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 931 号: 2 ページ: 101-101

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac6809

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A cryogenic continuously rotating half-wave plate mechanism for the POLARBEAR-2b cosmic microwave background receiver2020

    • 著者名/発表者名
      Hill C. A.、Kusaka A.、Ashton P.、Barton P.、Adkins T.、Arnold K.、Bixler B.、Ganjam S.、Lee A. T.、Matsuda F.、Matsumura T.、Sakurai Y.、Tat R.、Zhou Y.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 91 号: 12 ページ: 124503-124503

    • DOI

      10.1063/5.0029006

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Half-meter Scale Superconducting Magnetic Bearing for Cosmic Microwave Background Polarization Experiments2020

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Yuki、Ashton Peter、Kusaka Akito、Hill Charles A.、Kiuchi Kenji、Katayama Nobuhiko、Tajima Osamu
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1590 号: 1 ページ: 012060-012060

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1590/1/012060

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Development of a Cryogenic Half-wave Plate for Simons Observatory2023

    • 著者名/発表者名
      Junna Sugiyama for Simons Observatory collaboration
    • 学会等名
      International Conference on the Physics of the Two Infinities
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The next generation of CMB observation that will realize the neutrino mass measurement and the exploration of super-TeV physics2023

    • 著者名/発表者名
      Akito Kusaka
    • 学会等名
      International Conference on the Physics of the Two Infinities
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cosmic Microwave Background - challenges and future prospect2023

    • 著者名/発表者名
      Akito Kusaka
    • 学会等名
      Frontiers in Cosmology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Simons Observatory 実験に用いる低温偏光変調器の運転試験および望遠鏡との統合試験2023

    • 著者名/発表者名
      杉山純菜, 他 Simons Observatory コラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会 2023 年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Exploring the origin of the universe: Cosmic Microwave Background Experiment2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sakurai
    • 学会等名
      2nd Japan Canadian Frontier of Science (JCFoS) Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次世代マイクロ波背景放射偏光観測実験 Simons Observatory の現状報告2023

    • 著者名/発表者名
      桜井雄基、Simons Observatory Collaboration
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Exploration of Inflation and Dark Universe through Cosmic Microwave Background2022

    • 著者名/発表者名
      Akito Kusaka
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Trans-Scale Quantum Science
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CMB 偏光観測に用いる反射防止膜の開発2022

    • 著者名/発表者名
      坂栗佳奈
    • 学会等名
      日本物理学会 2022 年秋季大会 企画講演
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Simons Observatory 実験に用いる低温偏光変調器の効率化と性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      杉山純菜, 他 Simons Observatory コラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会 2022 年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] インフレーション起源Bモード検出に向けたE/Bモード分離手法の性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      茅根 裕司 他
    • 学会等名
      日本天文学会2022年秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Instrumental Performance and Scientific Requirements of Polarization Modulation Unit for LiteBIRD low frequency telescope2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sakurai, et. al.
    • 学会等名
      SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CMB観測に用いるサファイア・アルミナ用反射防止膜の低温性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      坂栗佳奈、他
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Simons Observatory実験の低温半波長板回転機構の性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      山田恭平, 他 Simons Observatory Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of inductively coupled position and temperature sensors for cryogenic rotating half wave plate2021

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, et al.
    • 学会等名
      The 19th International Workshop on Low Temperature Detectors (LTD19)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低温で用いるサファイア・アルミナの広帯域・多層反射防止膜製作2021

    • 著者名/発表者名
      坂栗佳奈、他
    • 学会等名
      日本物理学会2021秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Broadband multi-layer Anti-reflection coatings with mullite and duroid used for half wave plate and alumina filter for CMB polarimetry2021

    • 著者名/発表者名
      Kana Sakaguri, et al
    • 学会等名
      The 19th International Workshop on Low Temperature Detectors (LTD19)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simons Observatory実験の連続回転式低温半波長板の開発2021

    • 著者名/発表者名
      山田 恭平 他
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CMB偏光観測実験に用いる半波長板、アルミナフィルタ用反射防止膜開発,2021

    • 著者名/発表者名
      坂栗 佳奈 他
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CMB観測における連続回転式低温半波長板のリモートモニタリング2020

    • 著者名/発表者名
      山田 恭平 他
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CMB観測に用いるサファイア・アルミナフィルタの反射防止膜製作と性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      坂栗 佳奈 他
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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