2023 Fiscal Year Annual Research Report
The exploration of the primordial universe and the mystery of the dark cosmos through high-precision CMB polarimetry
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23H00105
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
日下 暁人 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20785703)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
茅根 裕司 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 量子場計測システム国際拠点, 特任助教 (90649675)
櫻井 雄基 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 特任助教 (50780847)
安達 俊介 京都大学, 白眉センター, 特定助教 (80835273)
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)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 宇宙マイクロ波背景放射 / インフレーション / アクシオン / 宇宙複屈折 / 超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)偏光の精密観測により、ビッグバンの起源として有力とされる初期宇宙インフレーションの探索と、宇宙の進化を司る暗黒物質や暗黒エネルギーの正体ともなり得る未知粒子アクシオンの探索を行なう。CMB偏光を精密に観測するための鍵となるのが、大気揺らぎの除去、“偽偏光”系統誤差の低減、そして精密な偏光角較正である。申請者らはSimons Observatoryに採用された「低温半波長板システム」を開発し、それを用いた物理解析で、最先端のインフレーション探索を行う。また、アクシオン起因ともされ、近年注目を集める宇宙複屈折についても、大幅に精度を向上した測定を行う。
初年度においては、日本チームが主導して建造を進めるSimons Observatoryの小口径望遠鏡（Small Aperture Telescope = SAT）のための半波長板システムの開発を進め、設計を改善することで必要とされている性能向上が得られる事を示し、作製を開始した。また、この４台目SATのための偏光角較正装置の開発も進めた。加えて、観測を開始した１・２台目のSATに関して、特にデータに大きな影響を与える半波長板の較正・系統誤差検討が進んだ。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
４台目SATは、これまでのSATと異なり30~40 GHzという低い周波数帯を観測するため、特に半波長板の重量が増加する。これに対応するために超伝導磁気軸受けの支持力を向上する必要があり、磁気シミュレーションを用いた設計変更でその達成の見通しが立った。この設計に基づいた超伝導磁気軸受けの作製・試験を既に開始しており、大きなマイルストーンを達成した。較正装置についても順調に開発が進んでいる。１・２台目SATのデータ解析については、半波長板のエンコーダ特性評価や光学特性評価など重要な較正解析が進んでおり、初期データからマップ再構成を行うなど、当初の想定を超えた進展があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
２年度目においては、半波長板の回転機構と較正装置の作成を進め、評価にうつる。また、半波長板光学素子についても作成をはじめる。初期データ解析においても、半波長板の評価をさらに精密に行って原著論文として出版すると共に、それに基づいたCMBパワースペクトル推定を目指す。
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