2015 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙マイクロ波背景放射の広天域観測で探る加速宇宙と大規模構造
| Project Area | Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future - |
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| Project/Area Number |
15H05891
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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, 助教 (60435617)
関本 裕太郎 国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (70262152)
満田 和久 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, 教授 (80183961)
石野 宏和 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (90323782)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 宇宙物理 / 人工衛星 / 宇宙のインフレーション / 宇宙マイクロ波背景放射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画の目的は、宇宙マイクロ波背景放射（Cosmic Microwave Backgound、以下CMB と略す）を広域に渡り精密観測し、加速宇宙の本質を実験物理学の立場から探求することである。特に、現代宇宙論最大の課題であるインフレーション宇宙仮説の検証をかつてない精度でおこなうことが主たる狙いである。インフレーションの最も重要な予言は、量子ゆらぎに起因した重力波（原始重力波）の生成である。原始重力波はCMB の直線偏光パターンに渦（B モード）を刻印したと考えられている。本研究ではこれを検証し、インフレーションの背後にある究極物理法則を実験・観測により検証する新時代を拓く。また、重力レンズ効果に起因するCMB 偏光度を観測し、ニュートリノや宇宙の暗黒成分などに関するユニークな情報を得ることも重要な目的である。期間内に地上観測結果を得るとともに将来の衛星観測の準備を進める。
平成27年度は、初年度として研究の立ち上げを行った。Simons Arrayの観測周波数を決定するために、前景放射除去に関するシミュレーション研究を行った。特にPOLARBEAR-2（95, 150 GHz）ではカバーしていない220 GHz やさらに高い周波数が前景放射除去にどの程度有用かを明らかにし、その結果、260 GHz付近の観測も加えることとした。周波数を変えるには光学系の反射防止膜の開発が必要となる。従来の方法をさらに発展させて実現するための準備研究を行った。
LiteBIRDに関しては、BBM設計の準備に着手した。0.1K での超伝導検出器性能評価が出来るLiteBIRD専用のシステム構築の準備を行った。さらに、前景放射除去と系統誤差に関するシミュレーション研究を進めて、δr < 0.001 を達成するための検出器の種類と周波数を定め、システム要求を最終決定するための検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の準備研究としては、予定した研究内容をほぼ達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本計画研究は、1) 地上望遠鏡SimonS Array（以下SA）での観測、2) LiteBIRD 計画に代表される2020 年代の衛星観測の技術成熟度を高める開発研究、という二つの柱を持つ。
SA は米国等との国際プロジェクトである。米国側は主鏡直径3.5mのファン・トラン望遠鏡（Huan Tran Telescope、HTT-1）のコピーを2 台（HTT-2、HTT-3）作る予算をSimons Foundation から得た。HTT-2 には科研費基盤(S)(H26-H30) により検出器（PB-2）を搭載し運用する。SA は、米国側がPB-2検出器のコピー（ただし観測周波数が異なる）を2 台作り、HTT-1とHTT-3 に搭載し、3 台で同時観測を行うプロジェクトである。その中で本計画研究は基盤(S) 研究でカバーしていないHTT-2/3 の観測周波数決定のためのシミュレーション、観測・運用、データ解析を守備範囲とし、前景放射分離に対して決定的な役割を果たす。
LiteBIRD 計画は本計画研究代表者がワーキンググループ主査をつとめている。2020 年代の打ち上げを目指し、2015 年2 月にJAXA 宇宙科学研究所に対してミッション提案を提出した。米国等との国際プロジェクトである。米国LiteBIRD チームも、LiteBIRD への参加提案を2014 年12 月にNASA に提出した。CMB 偏光の全天精密観測と大角度ゆらぎ観測には必ず衛星が必要になる。そのための技術成熟度を高める研究は、個々のプロジェクト提案を超えて普遍的な価値がある。本計画研究の主眼はこの点にあり、観測成功の鍵を握る技術要素についてのブレッドボードモデル（BBM）の設計・開発・試験、誤差評価や観測方針決定のためのシミュレーションを範囲とする。
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[Journal Article] The Broadband Anti-reflection Coated Extended Hemispherical Silicon Lenses for Polarbear-2 Experiment2016
Author(s)
P. Siritanasak, C. Aleman, K. Arnold, A. Cukierman, M. Hazumi, K. Kazemzadeh, B. Keating, T. Matsumura, A. T. Lee, C. Lee, E. Quealy, D. Rosen, N. Stebor, A. Suzuki
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Journal Title
J. Low. Temp. Phys.
Volume: 184, no.3-4
Pages: 553-558
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Development of Microwave Kinetic Inductance Detector for Cosmological Observations2015
Author(s)
Karatsu, K., Mima, S., Oguri, S., Choi, J., Dominjon, A., Furukawa, N., Ishino, H., Ishitsuka, H., Kibayashi, A., et al
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Journal Title
IEICE Trans Electron.
Volume: 98-C
Pages: 207-218
Peer Reviewed
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[Journal Article] Fabrication of 721-pixel silicon lens array of an MKID camera2015
Author(s)
Mitsui, K., Nitta, T., Okada, N., Sekimoto, Y., Karatsu, K.
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Journal Title
J. Astron. Telesc. Instruments, Syst
Volume: 1(2)/p.025001, 2015-02
Pages: 1-10
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Development of a Compact Cold Optics for Millimeter and Submillimeter Wave Observations2015
Author(s)
Sekiguchi, S., Nitta, T., Karatsu, K., Sekimoto, Y., Okada, N., Tsuzuki, T., Sekine, M., Okada, T., Shu, S., Naruse, M., Dominjon, A., Noguchi, T., Matsuo, H.
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Journal Title
IEEE Transanctions terahertz Sci. Technol.
Volume: 5(1)
Pages: 49-56
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Performance and Uniformity of Mass-produced SIS Mixers for ALMA Band 8 Receiver Cartridges2015
Author(s)
Tamura, T., Noguchi, T., Sekimoto, Y., Shan, W., Sato, N., Iizuka, Y., Kumagai, K., Niizeki, Y., Iwakuni, M., Ito, T.
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Journal Title
IEEE Trans. Appl. Supercond
Volume: 25(3)
Pages: 2400305 1～4
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Design of wide-field Nasmyth optical system for a submillimeter camera2015
Author(s)
Tsuzuki, T., Nitta, T., Imada, H., Seta, M., Nakai, N., Sekiguchi, S., Sekimoto, Y
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Journal Title
J. Astron. Telesc. Instruments, Syst
Volume: 1(2)
Pages: 25002-1～8
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] LiteBIRD2016
Author(s)
羽澄昌史
Organizer
宇宙電波懇談会総会
Place of Presentation
国立天文台三鷹キャンパス（東京都・三鷹市）
Year and Date
2016-03-10 – 2016-03-11
Invited
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[Presentation] 宇宙論を実証する2015
Author(s)
羽澄昌史
Organizer
日本物理学会 秋季大会
Place of Presentation
大阪府立大学（大阪府・堺市）
Year and Date
2015-09-25 – 2015-09-28
Invited
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