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Addressing the impact of non-linearity in superconductive bolometers to test cosmological inflation from space with a CMB polarimeter

研究課題

研究課題/領域番号 22K14054
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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

Ghigna Tommaso  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 量子場計測システム国際拠点, 特任助教 (60904711)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードCMB / Transition-edge sensor / B-mode / Inflation / TES bolometers / CMB polarimetry / Cosmology / Superconductivity / Transition Edge Sensors / Bolometers
研究開始時の研究の概要

The research plan consists in building a holder for LiteBIRD detector wafers, increasing the present test-bed output and characterizing the response of TES detectors fabricated for LiteBIRD. I will implement two key tests: characterization of the TES resistance and simulated optical loading tests.
This analysis will be complemented by simulations using a code I personally developed to simulate the detector response. The code is already being expanded to propagate realistic detector response to real LitBIRD data simulations to study these effects in terms of deliverable scientific output.

研究実績の概要

Most of the past year research has been devoted to the design of new TES bolometers for the low frequency end of the spectrum for CMB observations (<100 GHz). The first iteration of fabrication is now ongoing and a first batch of detectors is expected for early JFY 2024.
In parallel I have focused on implementing various tools for science forecasting that take into account systematic effects and to attempt to mitigate them with several collaborators. A handful of papers have been written (or are in an advanced state) on various topics related to detector non-linearity, HWP non-idealities, detector gain, detector cross-talk, correlated noise and more.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

The research project has been moving ahead rather smoothly and while the pandemic disrupted some activities at the beginning. The impossibility of spending much of the fundings at the beginning has allowed us to focus on different details and freed more resources that can be used in this coming year to boost international collaboration.

今後の研究の推進方策

In the coming year I plan to focus on characterizing the detectors that are being fabricated and implement changes to the design for future fabrication iterations. In parallel I want to develop scaled model of some of the critical RF components to test them thoroughly and study possible solutions for improvement.
I will also continue pushing the development of new computational tools for science forecasting, data analysis and systematic effect mitigation.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Fabrication Process Control to Realize High Yield, Uniform, Repeatable Low-Frequency Detector Arrays for the LiteBIRD CMB Experiment2024

    • 著者名/発表者名
      Raum Christopher、Westbrook Benjamin、Beckman Shawn、Elleflot Tucker、Farias Nicole、Ghigna Tommaso、Halverson Nils、Hubmayr Johannes、Hazumi Masashi、Jaehnig Greg、Lee Adrian、Suzuki Aritoki
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 0 号: 1-2 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1007/s10909-024-03129-7

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Impact of half-wave plate systematics on the measurement of CMB B-mode polarization2024

    • 著者名/発表者名
      Monelli Marta、Komatsu Eiichiro、Ghigna Tommaso、Matsumura Tomotake、Pisano Giampaolo、Takaku Ryota
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2024 号: 05 ページ: 018-018

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2024/05/018

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Tensor-to-scalar ratio forecasts for extended LiteBIRD frequency configurations2023

    • 著者名/発表者名
      Fuskeland U.、Aumont J.、et al
    • 雑誌名

      Astronomy &amp; Astrophysics

      巻: 676 ページ: A42-A42

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202346155

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modelling TES non-linearity induced by a rotating HWP in a CMB polarimeter2023

    • 著者名/発表者名
      Tommaso Ghigna
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: n/a 号: 5-6 ページ: 357-365

    • DOI

      10.1007/s10909-023-02939-5

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Testing magnetic interference between TES detectors and the telescope environment for future CMB satellite missions2022

    • 著者名/発表者名
      Tommaso Ghigna
    • 雑誌名

      SPIE Proceedings

      巻: 12190 ページ: 167-167

    • DOI

      10.1117/12.2630091

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Design and optimization of the lowest frequency pixels of LiteBIRD Low Frequency Telescope2023

    • 著者名/発表者名
      Tommaso Ghigna
    • 学会等名
      LTD
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LiteBIRD Low Frequency Telescope development and the challenge of searching for CMB B-modes from space2023

    • 著者名/発表者名
      Tommaso Ghigna
    • 学会等名
      Cardiff University
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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