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2021 年度 実績報告書

CMBと前景放射の8帯域観測手法の確立ーニュートリノ質量の絶対値決定に向けて

研究課題

研究課題/領域番号 21H04485
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

大谷 知行  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (50281663)

研究分担者 鈴木 惇也  京都大学, 理学研究科, 助教 (90795014)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
キーワードCMB / 偏光 / 超伝導 / MKID
研究実績の概要

SRONから提供される焦点面検出器の本格稼働に向けて、2度の焦点面アップグレードを行った。まず、2021年夏期にSRON製150GHz帯用レンズ付き23画素ユニット、及び、レンズ付き4画素ユニットを新たに導入した。また、これらの検出信号のための読み出しシステムを新たに構築し、各センサーのノイズレベルを観測に必要なレベルまで低減するとともに、32チャンネルの周波数信号の同時取得に成功した。これを用いて 2日間の連続運転観測実験を行い、月からの信号検出に成功した。続いて、冬期にさらに性能改善したSRON製焦点面ユニット(レンズ付き23ピクセル、及び、レンズなし4ピクセル)を設置し、同じく月観測を実施して感度向上が実現していることを確認した。これらと並行してSRONにおいて、本格観測実験に向けた検出器製作を進めた。コロナ禍によるロックダウンのためにスケジュールはやや後ろ倒しになったが、2022年度中には製作が完了し、較正実験等を経て2022-2023年期に本格連続運転を開始できる見込みである。
これらと並行して、連続自動観測の本格的な実現に向けて準備を進めた。まず、連続自動運転のための準備として、GroundBIRD望遠鏡のアジマス角度の遠隔操作システムを構築したほか、チラー用の換気装置の設置、ドーム内の湿度を低減するための除湿機の稼働を進めた。また、パルスチューブ冷凍機にヘリウム漏れが見つかったため、ヘリウムガス用のチューブを交換した。さらに、天候に応じたドーム開閉を行うために、隣接する1.2mロボット望遠鏡システムStellaが定期的に発しているアラート情報などを読み込めるシステムを整備するとともに、高麗大の協力を得て雲の状態をモニターするためのIRカメラを設置した。以上、安全に自動連続観測を行うための準備を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

プロジェクト当初はコロナ禍の影響により進捗が遅れていたが、その間にも地道に準備を進め、最終目標の達成に向けた準備にたどり着いている。2021年度(一部、2022年度に繰り越し)に加えて2022年度分も含めた進捗となるが、自動運転のシステム構築後、遠隔操作の試験を繰り返して実績やノウハウを蓄積するとともに、SRON製の7ユニットの検出器アレイを完成させ、焦点面に搭載するところに至っている。2023年度の本観測の開始まであと一歩のところまで到達している。

今後の研究の推進方策

2021年度に基盤を構築した遠隔操作システムと2022年度に完成直前にまで至った焦点面検出器を搭載した本体を用いて、本格観測の準備に取り掛かる。また、並行してデータ取得・蓄積のためのサーバーの導入準備を進めており、観測の実現とデータ解析に取り組む予定である。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] カナリア宇宙物理学研究所(IAC)(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      カナリア宇宙物理学研究所(IAC)
  • [国際共同研究] 高麗大学(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      高麗大学
  • [国際共同研究] オランダ宇宙研究所(SRON)(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      オランダ宇宙研究所(SRON)
  • [雑誌論文] Characterization of two-level system noise for a microwave kinetic inductance detector comprising niobium film on a silicon substrate2022

    • 著者名/発表者名
      Sueno Y、Honda S、Kutsuma H、Mima S、Otani C、Oguri S、Suzuki J、Tajima O
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 ページ: 033H01-1~13

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ミリ波でみる大気と宇宙2022

    • 著者名/発表者名
      田島 治
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 91 ページ: 9~14

    • DOI

      10.11470/oubutsu.91.1_9

  • [雑誌論文] A Forecast of the Sensitivity on the Measurement of the Optical Depth to Reionization with the GroundBIRD Experiment2021

    • 著者名/発表者名
      Lee K.、Genova-Santos R. T.、Hazumi M.、Honda S.、Kutsuma H.、Oguri S.、Otani C.、Peel M. W.、Sueno Y.、Suzuki J.、Tajima O.、Won E.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 915 ページ: 88~88

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac024b

    • 査読あり
  • [学会発表] CMB望遠鏡GroundBIRDの較正観測―超伝導検出器MKIDの応答性評価ー2022

    • 著者名/発表者名
      末野慶徳, 大谷知行, 小栗秀悟, 唐津謙一, 沓間弘樹, 鈴木惇也, 田島 治, 長崎岳人, 服部 誠, 本多俊介, 美馬 覚, J. Choi, R. T. Genova-Santos, Y. Jo, K. Lee, J. Moon, M. Peel, R. Rebolo, J. A. Rubino-Martin, E. Wonほか
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] CMB望遠鏡GroundBIRDのフルリモート観測に向けた開発状況2022

    • 著者名/発表者名
      本多俊介, 大谷知行, 小栗秀悟, 唐津謙一, 沓間弘樹, 末野慶徳, 鈴木惇也, 田島 治, 長崎岳人, 服部 誠, 美馬 覚, J. Choi, R. T. Genova-Santos, Y. Jo, K. Lee, J. Moon, M. Peel, R. Rebolo, J. A. Rubino-Martin, E. Wonほか
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] RFSoC を用いた超伝導検出器のマイクロ波読み出し2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木惇也, 石徹白晃治, 本多俊介, 末野慶徳, 田島治
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] Development of a design optimization method for hybrid-type MKID2022

    • 著者名/発表者名
      H. Kutsuma, J. Baselmans, J. Bueno, A. Endo, M. Hattori, S. Honda, R. Huiting, K. Karatsu, C. Otani, Y. Sueno, O. Tajima
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
  • [学会発表] 超伝導検出器のマイクロ波読み出し技術開発2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木惇也
    • 学会等名
      計測システム研究会
  • [学会発表] CMB望遠鏡GroundBIRDのコロナ禍での再始動2021

    • 著者名/発表者名
      本多俊介, 大谷知行, 小栗秀悟, 唐津謙一, 沓間弘樹, 末野慶徳, 鈴木惇也, 田島 治, 長崎岳人, 服部 誠, 美馬 覚, J. Choi, R. T. Genova-Santos, Y. Jo, K. Lee, J. Moon, M. Peel, R. Rebolo, J. A. Rubino-Martin, E. Wonほか
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季年会
  • [学会発表] CMB望遠鏡GroundBIRDに搭載する検出器の性能評価―2021年度観測用MKIDの評価2021

    • 著者名/発表者名
      末野慶徳, 大谷知行, 小栗秀悟, 唐津謙一, 沓間弘樹, 鈴木惇也, 田島 治, 長崎岳人, 服部 誠, 本多俊介, 美馬 覚, J. Choi, R. T. Genova-Santos, Y. Jo, K. Lee, J. Moon, M. Peel, R. Rebolo, J. A. Rubino-Martin, E. Wonほか
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季年会
  • [学会発表] Characterization of two-level-system noise for microwave kinetic inductance detector made with niobium film on silicone substrate2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Sueno, C. Otani, S. Oguri, H. Kutsuma, J. Suzuki, O. Tajima, S. Honda, S. Mima
    • 学会等名
      19th International Workshop on Low Temperature Detectors (LTD19)
    • 国際学会
  • [学会発表] . Tajima, “Development of low-cost readout electronics for resonator-based multiplexing detector arrays2021

    • 著者名/発表者名
      J. Suzuki, S. Honda, Y. Sueno, O. Tajima
    • 学会等名
      19th International Workshop on Low Temperature Detectors (LTD19)
    • 国際学会
  • [備考] 京都大学CMBグループ

    • URL

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

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公開日: 2023-12-25  

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