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2021 年度 実績報告書

史上最大のCMB望遠鏡群で観るビッグバン宇宙の種火とニュートリノ質量の絶対値

研究課題

研究課題/領域番号 17H06134
研究機関京都大学

研究代表者

田島 治  京都大学, 理学研究科, 准教授 (80391704)

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)
Matsuda Frederick  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特任助教 (40867032)
研究期間 (年度) 2017-05-31 – 2022-03-31
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
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。Simons Observatory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。また、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。このバッフルの開発も本研究課題で担っている。前年度に引き続き、OT2号機、3号機の開発を進め、その構造体を完成させた。バッフルに関しても1号機の開発を完了し、観測サイトへ輸送した。このバッフルは、今後一年以内に現地にて望遠鏡のに組み込まれる予定である。
Simons Observatory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。SAT用にSparse Wire Grid Calibratorという較正装置を本研究課題で開発し、さらに「CMB観測モード」と「較正モード」を完全リモートで制御できるロボット機構の開発にも成功した。一方、LAT用の較正装置Stimulatorの開発も行った。両較正装置とも、米国で開発している受信機に実際に搭載して、較正試験の実施を達成した。その結果、期待通りの性能を確認できた。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 6件、 査読あり 7件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] ローレンスバークレー国立研究所/カリフォルニア大学サンディエゴ校/プリンストン大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ローレンスバークレー国立研究所/カリフォルニア大学サンディエゴ校/プリンストン大学
    • 他の機関数
      23
  • [国際共同研究] Pontificia Universidad Catolica de Chile(チリ)

    • 国名
      チリ
    • 外国機関名
      Pontificia Universidad Catolica de Chile
  • [国際共同研究] McGill/University of British Columbia/University of Toronto(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      McGill/University of British Columbia/University of Toronto
  • [国際共同研究] Manchester University/Cardiff University/Cambridge University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Manchester University/Cardiff University/Cambridge University
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] APC/Sussex(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      APC/Sussex
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] Simons Observatory: Constraining inflationary gravitational waves with multitracer <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>B</mml:mi></mml:math>-mode delensing2022

    • 著者名/発表者名
      T. Namikawa, Y. Chinone (11/28), O. Tajima (28/35), et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 105 ページ: 023511

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.105.023511

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Material survey for a millimeter-wave absorber using a 3D-printedmold2021

    • 著者名/発表者名
      Otsuka T.、Adachi S.、Hattori M.、Sakurai Y.、Tajima O.
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 60 ページ: 7678~7678

    • DOI

      10.1364/AO.433254

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Simons Observatory Large Aperture Telescope Receiver2021

    • 著者名/発表者名
      N. Zhu, S. Adachi, O. Tajima (60/71), et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 256 ページ: 23~23

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac0db7

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Simons Observatory Microwave SQUID Multiplexing Detector Module Design2021

    • 著者名/発表者名
      H. McCarrick, A. Kusaka (31/59), T. Terasaki (47/59), et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 922 ページ: 38~38

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac2232

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Simons Observatory: gain, bandpass and polarization-angle calibration requirements for B-mode searches2021

    • 著者名/発表者名
      M. H. Abitbol, Y. Chinone (13/48), H. Nishino (36/48), et al.
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2021 ページ: 032~032

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2021/05/032

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Simons Observatory: metamaterial microwave absorber and its cryogenic applications2021

    • 著者名/発表者名
      Z. Xu, S. Adachi (3/29), M. Hattori (13/29), K. Kiuchi (15/29), F. Matsuda (18/29), et al.
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 60 ページ: 864~864

    • DOI

      10.1364/AO.411711

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Simons Observatory: modeling optical systematics in the Large Aperture Telescope2021

    • 著者名/発表者名
      J. E. Gudmundsson, F. Matsuda (22/38), et al.
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 60 ページ: 823~823

    • DOI

      10.1364/AO.411533

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Simons Observatory実験に搭載するワイヤーグリッドを用いた偏光較正装置の光学試験結果2022

    • 著者名/発表者名
      村田雅彬
    • 学会等名
      日本物理学会 第77 回年次大会
  • [学会発表] Simons Observatory 実験で用いる偏光角較正装置スパースワイヤーグリッドの開発と試験状況2022

    • 著者名/発表者名
      中田嘉信
    • 学会等名
      日本物理学会 第77 回年次大会
  • [学会発表] Simons Observatoryに用いる偏光角較正装置の開発状況2022

    • 著者名/発表者名
      飯島健五
    • 学会等名
      日本物理学会 第77 回年次大会
  • [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
    • 学会等名
      日本物理学会 第77 回年次大会
  • [学会発表] Simons Observatory実験における黒体放射を用いた検出器の較正光源開発2022

    • 著者名/発表者名
      清野結大
    • 学会等名
      日本物理学会 第77 回年次大会
  • [学会発表] Millimeter-wave absorber using 3-D printed mold for cryogenic application2021

    • 著者名/発表者名
      S. Adachi
    • 学会等名
      19th International Workshop on Low Temperature Detectors (LTD-19)
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of the characterization methods for TES bolometers for CMB measurements2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishinomiya
    • 学会等名
      19th International Workshop on Low Temperature Detectors (LTD-19)
    • 国際学会
  • [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
      K. Sakaguri
    • 学会等名
      19th International Workshop on Low Temperature Detectors (LTD-19)
    • 国際学会
  • [学会発表] Simons Observatory実験に向けたワイヤーグリッドを用いた偏光較正装置の性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      村田雅彬
    • 学会等名
      日本物理学会 第76 回秋季大会
  • [学会発表] Simons Observatory 実験に向けた偏光較正装置ワイヤーグリッドの制御系2021

    • 著者名/発表者名
      中田嘉信
    • 学会等名
      日本物理学会 第76 回秋季大会
  • [学会発表] Simons Observatory実験に用いる重力測定による絶対角較正の性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      飯島健五
    • 学会等名
      日本物理学会 第76 回秋季大会
  • [学会発表] CMB偏光観測に用いるTESボロメータの時定数測定2021

    • 著者名/発表者名
      西ノ宮ゆめ
    • 学会等名
      日本物理学会 第76 回秋季大会
  • [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
    • 学会等名
      日本物理学会 第76 回秋季大会
  • [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 モード分手法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      茅根裕司
    • 学会等名
      日本天文学会 2021 年秋季年会
  • [学会発表] Simons Observatory, Large Aperture Telescope のための較正光源の開発2021

    • 著者名/発表者名
      金子大輔、鈴木淳也
    • 学会等名
      日本天文学会 2021 年秋季年会
  • [備考] Simons Observatory

    • URL

      https://simonsobservatory.org/index.php

  • [備考] Kyoto CMB Group

    • URL

      https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/CMB/index.html

  • [備考] Kusaka Lab.

    • URL

      http://www.cmb.phys.s.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2022-12-28  

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