研究課題
宇宙マイクロ波背景放射の B-mode 偏光観測はインフレーション仮説に対し感度を持つ。世界的にその探索へ熾烈な競争があるが、現在の実験感度では強い制限を与えるに至らない。本研究提案では統計、及び系統誤差を同時に低減できる偏光変調器を開発する。特に変調器の広帯域性、そして自身の熱放射を押さえる4 K での動作を同時に達成することで、初期宇宙探索で鍵となる前景放射除去に必須となる広帯域高感度観測が可能となる。これにより代表的なsingle-field slow-roll インフレー ションモデル(r ～ 0.001)の探索に必要かつ実装可能な偏光計を確立することを目的とした。本計画では連続回転半波長板を用いた低温広帯域偏光変調器の開発要素は、光学的要素である半波長板の広帯域反射防止膜と低温メカトロニクスである超伝導軸受けを用いたモーター部に分類できる。広帯域反射防止膜はナノ秒UVレーザーを用いて反射防止微細構造の形状最適化およびその形状の作成をミリ波光学的に評価可能な面積に対し作成し、35GHzから265GHzまでの帯域にて90%以上の透過率が実現できることを示した。また、低温駆動機構を構成する軸受け及びモー ター部については、実機サイズに准ずる内径400mmの超電導軸受の試作機を作成した。４K環境にて浮上試験および熱的性能および熱モデルの検証を行なった。回転中の発熱を低減するには回転子用の磁石の最適化が重要であり、回転子の磁場の非一様性を低減するための磁石設計を行なった。メーカー製造により磁場の非一様性は1%程度を実現した。また、半波長板材料であるサファイアの宇宙空間での使用を想定し、ラグランジュ第２点にて５年分に対応する陽子ビームをサファイアに照射し、その性能の変化を照射前後で比較した。1%程度の精度で透過率を測定した結果、変化はノイズの範囲内であることを示した。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 13件、 招待講演 2件)
IEEE Transactions on Applied Superconductivity
巻: 27 ページ: 1～4
10.1109/TASC.2017.2672688
Journal of Physics: Conference Series
巻: 871 ページ: 012094～012094
10.1088/1742-6596/871/1/012094
巻: 871 ページ: 012091～012091
10.1088/1742-6596/871/1/012091
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
巻: 2017 ページ: 015～015
10.1088/1475-7516/2017/12/015
