| 研究課題/領域番号 |
17H06134
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
田島 治 京都大学, 理学研究科, 准教授 (80391704)
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| 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)
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)
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| 研究期間 (年度) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| キーワード | 宇宙マイクロ波背景放射 / インフレーション / 原始重力波 / ニュートリノ |
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| 研究実績の概要 |
史上最大のCMB望遠鏡群プロジェクトSimons Observatory (SO)の望遠鏡を開発し、原始重力波の発見とニュートリノ質量の研究を目指す。SOは、大角度スケール観測に特化した望遠鏡（SAT）3台と、小角度スケールパターンの観測に特化した望遠鏡（LAT）1台を製作しており、日本グループはSATの心臓部である極低温光学系（OT）の全台数の開発を請け負っている。
前年度までに制作したOT１号機と米国の共同研究者のもとで開発された冷凍機を組み合わせた統合試験を開始した。設計通りの冷却性能（到達温度 1ケルビン <=> -272℃）を達成し、究極の低ノイズ光学系となることを確認した。さらに、超伝導センサーの信号評価も含めた試験を開始した。望遠鏡の感度を最大化する為には、“迷光”と呼ばれる観測値周辺の山からの地面放射の影響も、徹底的に抑制する必要がある。迷光の抑制は、望遠鏡の周辺を覆うグラウンドシールドと呼ばれる壁と、バッフルと呼ばれる望遠鏡の開口部に設置する煙突のようなシールド（望遠レンズのついたカメラに取り付けるレンズフードと同様の役割を果たす）を組み合わせて行う。昨年度に行った波動光学シミュレーションの研究結果に基づいて、それらの作製を開始した。
SOは従来実験の10倍感度を実現する実験であり、それに見合った精度での望遠鏡較正が要求される。特に、偏光角（計測するCMBの電場成分の振幅の向き）と受信機の応答性の理解は、実験成功の可否を左右する重要な較正である。代表者と分担者の先行実績に基づき、これら較正装置の開発を日本グループ主導で行った。
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| 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
当初計画を上回るSAT３号機用のOTの開発を行なっていること、そして較正装置の１号機が完成したことから、当初の計画以上に進展していると自己判断する。本課題の全体計画を見返しても、当初計画の段階では「概念」にとどまっていたSATを具体的なデザインとして成立させ、さらに3台製作することで原始重力波の探索感度を最大化する見通しを立てた。日本グループはSATの性能を大きく左右する要素であるOTの開発を3台全て担当し、その１号機を既に完成させた。また、較正装置の開発を新たに主担当している。これらは、国際共同研究チームの中で日本グループの独創的な実績が評価されているからである。さらには、本研究のアップグレード提案が日本学術会議「マスタープラン2020」の「学術大型研究計画」のひとつに選定されるなど、サイエンスの重要性も高く認識されている。
また、本研究費以外の努力によって、これまでに研究員5名が新規に参画する研究体制も確立した。これは、当初計画していた研究員2名の雇用を大きく上回る規模の進展であり、本課題が魅力的な研究であることの客観的指標とも言える。コロナ禍で移動が制限された１年間であったが、オンラインミーティングを駆使して、各機関にいる研究員とスタッフの有機的な連携を強化し、種々の問題に対する解決方法を効率的に確立してきた。例えば、本年度は従来の10倍性能の電波吸収体の開発に成功するなどの独創的な研究成果を創出した。
これらの理由に基づき、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
米国で行われているSAT１号機の統合試験を完了し、チリ・アタカマ高地（海抜5,200 m）への移設を行う。合わせて、較正装置と昨年度から開発してきたバッフルも同望遠鏡に組み込む。並行して、OT２号機、３号機を完成させ、SAT２号機、３号機に組み込んだ統合試験を開始する。これまで国際共同で進めてきたデータ解析パイプラインを初期観測データ向けに完成することを目指す。日本グループは、SATにおける解析とマップ作成パイプラインで主導的な役割を期待されており、SAT開発の経験を生かしながらこれを進める。
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