2016 Fiscal Year Annual Research Report
Physical cosmology with POLARBEAR-2: a new instrument for the cosmic microwave background polarization measurements
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26220709
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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, 研究機関講師 (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, 客員准教授 (80391704)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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（Cosmic Microwave Background，以下CMBと略す）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 検出器のデータ解析とともに、より感度が6 倍高いPOLARBEAR-2 により，原始重力波の発見をめざす．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．本計画代表者が領域代表をつとめた科研費・新学術領域研究「背景放射で拓く宇宙創成の物理 ―インフレーションからダークエイジまでー」（平成21 年度―25 年度，領域番号2110）と接続する計画で，格段の発展が得られる．
当該年度は、POLARBEAR-2検出器システムの開発を推進し、本観測用超伝導TES検出器の受け入れ体制を完成させた。また、POLARBEAR-2検出器の開発と並行して、POLARBEAR-1検出器による観測データの解析を進めた。特に、パリティを破る新しい物理による宇宙論的複屈折効果の探索結果を発表した。得られた制限は従来の結果を約15倍改善する世界最高の結果である。また、偏光変調器という新しい装置を導入して、波数の小さいゆらぎ（つまり大角度相関によるゆらぎ）の観測を行った。1/fノイズによるノイズスペクトルの屈曲点は32mHzであり、これは波数に換算すると39に相当する。原始重力波によるBモード信号のピークが波数でおよそ80のところにあるので、ノイズを十分に抑えることができた。POLARBEARのような大きな口径を持つ望遠鏡でこの波数に到達したのは世界初めてであり、今後の観測へ向けた大きな技術的成果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本科研費を使用して進める開発については順調に目標を達成してきている。それに関する技術論文も順調に出版している。さらに、すでに取得済みのPOLARBEAR-1検出器によるデータ解析も進行中であり、標準的宇宙論を超えた現象（宇宙複屈折の効果）の探索結果など、ユニークな観測結果を出すことにも成功している。
一方、国際協力の中で、米国が担当するTESボロメータの開発に関して、幾つかの新しい問題が生じた。このため米国から日本へ検出器を送るスケジュールが遅れた。申請時には、国際協力に関わるリスクとして、米国側の予算獲得が失敗する場合については記述したが、TESボロメータ製作に関しては世界をリードしてきた信頼と実績があったため、TESボロメータ開発の問題はリスクとして想定していなかった。
以上から、現時点では、当初の目標に向けて概ね順調に研究が進展しており、一定の成果が見込まれるが、一部に遅れがあると自己評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本科研費を使用して進める開発については順調に目標を達成してきている。一方、国際協力の中で、米国が担当するTESボロメータの開発に関して、遅れが懸念されている。対策として、検出器システムの試験の一部は、チリで望遠鏡に設置した後に行うこととした。これにより、高エネ研での試験期間を短縮できる。例えば、全検出器の試験を想定していたフーリエ分光計による試験は、高エネ研ではサンプリング試験とする。期間の短縮とそれにより増えるリスクを評価し、最適解を求めて実行する。また、日本での試験を加速するために、当初予定より多くの人員が米国から派遣される予定である。
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