宇宙マイクロ波背景放射偏光観測装置POLARBEAR-2で探る宇宙創生の物理学

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26220709
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 羽澄 昌史 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, 教授 (20263197)
• 研究分担者: 片山 伸彦 東京大学, 学内共同利用施設等, 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, 助教 (60435617) ; 田島 治 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, 准教授 (80391704)
• 研究期間 (年度): 2014-05-30 – 2019-03-31
• キーワード: 宇宙マイクロ波背景放射 / 宇宙のインフレーション / 重力波 / ニュートリノ

研究実績の概要

インフレーション宇宙仮説が予言する原始重力波を検出すれば、科学史上最大の発見になる。現在これを可能にする唯一の手段が、宇宙マイクロ波背景放射の偏光観測である。本計画は、現在世界最高感度を達成しているPOLARBEAR-1検出器より感度がおよそ６倍高いPOLARBEAR-2検出器を開発し、原始重力波の発見・精密測定を目指す。と同時に、重力レンズ効果に起因するCMB偏光を観測し、ニュートリノ質量和への制限を得る。
当該年度（繰り越し分も含む）では、POLARBEAR-2検出器システムの本番部品製作、読み出しエレクトロニクス製作、総合試験を行い、チリ移設の準備を完了することを目標とした。日本側担当の分に関しては、ほぼ予定通りの準備を終えることができた。具体的には、光学望遠鏡の製作、性能評価、冷却システムの製作、性能評価、ミリ波を入射し、信号を検出し、性能を評価する総合試験、などを遂行した。光学望遠鏡の製作に関しては、特に、新しい技術として、新しい方法による反射防止膜の開発、新しい黒体（ミリ波・遠赤外領域で特に性能の高い物）の開発に成功し、これらについて学会発表などを行った。また、本番の観測に向けて、様々なシミュレーションを行い、観測ストラテジーなどを固めた。さらに、現存するPOLARBEAR-1検出器で取得したデータの解析を進め、特に大角度の相関を見るための新しい解析手法を発展させることができた。

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

日本側が担当する測定器の開発については、概ね計画された目標を達成している。米国が担当している部分について若干の遅れが見られるが、これについては、今後の総合試験の効率化によって挽回が可能な範囲と考えている。以上から、概ね順調に進展していると判断される。

今後の研究の推進方策

POLARBEAR-2検出器については、平成28年度の終わりまでにチリへの移設準備を完了する。このことが優先度の高い課題である。POLARBEAR-1のデータ解析については、未発表のデータを用いた新しい観測結果観測結果を発表していく。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア大学バークレー校/カリフォルニア大学サンディエゴ校/コロラド大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: カリフォルニア大学バークレー校/カリフォルニア大学サンディエゴ校/コロラド大学
  • 他の機関数: 10
• [国際共同研究] マギル大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: マギル大学
• [国際共同研究] AstroParticule et Cosmologie(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: AstroParticule et Cosmologie
• [国際共同研究] カーディフ大学/インペリアルカレッジロンドン(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: カーディフ大学/インペリアルカレッジロンドン
• [国際共同研究] SISSA(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: SISSA
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] Modeling atmospheric emission for CMB ground-based observations (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Errard, P.A.R. Ade, Y. Akiba, K. Arnold, M. Atlas, C. Baccigalupi, D. Barron, D. Boettger, J. Borrill, S. Chapman, Y. Chinone, A. Cukierman, J. Delabrouille, M. Dobbs, A. Ducout, T. Elleflot, G. Fabbian, C. Feng, S. Feeney, A. Gilbert et al.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 809 ページ: 63 - 72
  • DOI: 10.1088/0004-637X/809/1/63
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal and optical characterization for POLARBEAR-2 optical system (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Inoue, N. Stebor, P.A. R. Ade, Y. Akiba, K. Arnold, A.E. Anthony, M. Atlas, D. Barron, A. Bender, D. Boettger J. Borrilll, S. Chapman, Y. Chinone, A. Cukierman, M. Dobbs, T. Elleflot, J. Errard, G. Fabbian, C. Feng, A. Gilbert et al.
  • 雑誌名: Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng 巻: 9153 ページ: 91533A/1 - 9
  • DOI: 10.1117/12.2055572
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development and characterization of the readout system for POLARBEAR-2 (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Barron, P.A. R. Ade, Y. Akiba, C. Aleman, K. Arnold, M. Atlas, A. Bender, J. Borrill, S. Chapman, Y. Chinone A. Cukierman, M. Dobbs, T. Elleflot, J. Errard, G. Fabbian, G. Feng, A. Gilbert, N.W. Halverson, M. Hasegawa, K. Hattori, M. Hazumi et al.
  • 雑誌名: Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng 巻: 9153 ページ: 915335/1-8
  • DOI: 10.1117/12.2055611
  • 国際共著
• [学会発表] CMB偏光観測実験POLARBEARの現状 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西野玄記
  • 学会等名: 日本物理学会2015年年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] POLARBEAR-2 レシーバシステムの開発 VIII (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也
  • 学会等名: 日本物理学会2015年年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] CMB Experiments: present and future (2015)
  • 著者名/発表者名: 羽澄昌史
  • 学会等名: B-mode cosmology
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-02-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recent results on CMB polarization from POLARBEAR and future prospects with POLARBEAR-2, Simons Array and LiteBIRD (2014)
  • 著者名/発表者名: 羽澄昌史
  • 学会等名: KEK-PH2014
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2014-10-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] POLARBEAR-2 レシーバシステムの開発 VII (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川雅也
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀県・佐賀市）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] PBとHSCのクロスコリレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 片山伸彦
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀県・佐賀市）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] POLARBEAR-2: a new instrument for CMB polarization measurements with Simons Array (2014)
  • 著者名/発表者名: 羽澄昌史
  • 学会等名: SPIE2014
  • 発表場所: モントリオール（カナダ）
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
  • 国際学会
• [備考] KEK CMBグループウェブページ
  • URL: http://cmb.kek.jp/