| 研究課題/領域番号 |
18J01039
|
|---|
| 研究機関 | 京都大学 |
|---|
研究代表者 |
安達 俊介 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-25 – 2021-03-31
|
| キーワード | CMB偏光観測 / 検出器角度較正 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本年度は宇宙背景マイクロ波(CMB)偏光観測における、ワイヤーを用いた検出器のアンテナの角度較正を行うための計画と装置の開発に主に取り組んだ。
ワイヤーを用いた角度較正とは、ワイヤーの反射光がワイヤーの方向に沿った直線偏光を持つという特性を利用して、この反射光を検出器のアンテナの角度(検出するCMB偏光角)の較正光源として用いようというものである。この角度較正をチリで本年度からの観測を計画していたSimons Array(SA)実験というCMB実験の望遠鏡に搭載して角度較正を実施し、世界最高感度でのCMB偏光観測をして宇宙初期にインフレーションが起こったかの検証を目指している。
このワイヤーを望遠鏡の検出器に向けて張る治具を本年度の秋頃作製して、年末にチリのサイトに輸送した。輸送も滞りなく行われ、治具は無事にチリに到著した。本研究員も年明けの1月に1ヶ月間チリのサイトに滞在し、望遠鏡の試運転をサイトリーダーとして行いつつ、作製したワイヤーの治具を実際に望遠鏡に搭載できることの確認とワイヤー信号の観測を行った。ワイヤーによる角度較正に必要な別の機器が予定より遅れており搭載されていなかったので、今回は模擬テストを行い検出器で観測することに取り組んだ。観測結果としては、ワイヤーの直線偏光の信号がノイズに比べて十分大きいことを確認できた。
本年度は SA実験とは別に Simons Observatory(SO)実験と呼ばれる次世代実験にも取り組んだ。この実験は今まさに望遠鏡の設計・開発フェーズにある。また、SO実験の望遠鏡は今のSA実験の望遠鏡よりコンパクトで円筒型の望遠鏡を空に向けてCMBを観測させる形をとっており、望遠鏡の上にワイヤーを張ることが容易になっている。この円筒型望遠鏡の上部でワイヤーの張られたリングが検出器の前面にモーターで出し入れできる構造を考えており、そのようなワイヤー較正装置の大まかな設計も行った。
|
| 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
本研究をスタートする前の当初の計画では、本研究のメインであるワイヤーを用いた検出器のアンテナ角度の較正を望遠鏡の上に張ったワイヤーで行うことを考えていた。本研究員は今年度からSimons Array(SA)実験に参加したことや SA実験自体の進捗が順調に進んでいたこともあり、この方法で用いるワイヤーを張る巨大な固定器具(望遠鏡の高さが10mほどであるため)の設置が、望遠鏡の観測開始に間に合わない可能性がでてきた。そこで本研究員は柔軟に計画を変更して、ワイヤーを望遠鏡の上部ではなく、望遠鏡内部のミラーと検出器の間に置くことで、ワイヤーの設置をより容易なものに変更した。この柔軟な変更もあり、順調にワイヤーの固定治具の設計・開発を進め、望遠鏡のあるチリにワイヤー固定治具を持っていき、実際にワイヤーの信号を望遠鏡で捉えることに成功した。実際の角度較正には他大学が担当している別の機器と同時に動かすことが必要であり、これが望遠鏡にインストールされればすぐに較正を行うことができるので、来年度初頭には角度較正が行えると期待できる。
また、本研究員は SA実験のワイヤーによる検出器の角度較正にとどまらず、Simons Observatory 実験という SA実験の次世代実験でのワイヤーによる角度較正装置の開発にも取り組み始めてそのイニシアチブをとっている。その意味で期待以上の研究の進み具合と言える。
|
| 今後の研究の推進方策 |
SA実験は、2019年度にはワイヤーの角度較正に必要な別の機器が搭載され、夏頃に望遠鏡の本観測が開始される予定である。そこで、夏前に再度ワイヤーの信号を測定し、そのデータを解析することで検出器の角度較正を行う予定である。そのデータ解析と並行して、光学シミュレーションの実施も行っていく予定である。測定データと光学シミュレーションの結果の解析によって今のワイヤーの治具の設置方法で起こりうる系統誤差を精査して、今の方法での系統誤差の導出と今後のワイヤーによる角度較正での系統誤差の削減のための方策を熟考していく。SA実験では3台の望遠鏡があり、現在設置されているものはそのうちの1台目である。今年度の1台目でのワイヤーの角度較正における課題や主要な系統誤差などを整理して2台目以降での角度較正にフィードバックをかけていく。
SO実験では、2019年度にはワイヤー較正機器の機械的な設計を更に詰めていき、実際に作製をしていく計画である。また、こちらのワイヤー機器にはモーターやその動作を検知する検知器などのエレクトロニクスが搭載されるので、それらのコントローラーの作製や動作試験なども行っていく。
|
