連続回転式低温半波長板による高精度インフレーション探索

本研究ではインフレーション起源の重力波の強さを表すテンソル・スカラー比rに対してσ(r)<0.01の制限を与える事を目的とする。宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の高精度偏光観測において系統誤差の低減に重要な役割を果たす連続回転式低温半波長板を中心とし、ハードウェア開発とデータ解析の両面から研究を行う。次世代地上CMB観測実験Simons Observatory実験(SO)のための直径約500mmの大口径偏光変調器の回転機構の開発と世界初となる磁気浮上する半波長板の温度・位置の極低温完全非接触モニターの開発により、偏光変調器の詳細な性能評価を行う。さらにその成果を最先端の現行実験であるSimons Array実験(SA)のデータ解析に還元する。本研究によりハードウェア開発と実データ解析の両方の視点を反映した次世代の高精度CMB偏光観測手法を確立する。SOのための連続回転式低温半波長板の回転機構の開発は、東京大学の試験環境で回転周波数・回転角読み出し精度・発熱の３つの基本的な要求性能を達成した。また、低温LC共振器センサーにより完全非接触で低温半波長板の3次元的な位置と温度を測定する機構を実機に塔載・実証した。構築した回転機構とその制御システムすべてを米国Princeton大学に輸送し望遠鏡受信機に統合し、正常に動作することを確認した。SAは令和2年度末より連続回転半波長板を導入した観測を開始した。惑星観測の解析を中心とし、令和3年度中に物理解析に必要な初版の較正結果一式を共同研究者に提供出来た。焦点面上の検出器位置・特性と読み出しチャンネルの完全な対応マップの作成、半波長板の導入による焦点ずれの補正の確認、惑星の信号強度を参照したゲイン較正に用いる人工較正光源の絶対温度の評価を完了した。また、これらの較正結果を連続回転式半波長板の効果を導入した時系列データに適用する枠組みを構築した。

本研究ではインフレーション起源の重力波の強さを表すテンソル・スカラー比rに対してσ(r)<0.01の制限を与える事を目的とする。宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の高精度偏光観測において系統誤差の低減に重要な役割を果たす連続回転式低温半波長板を中心とし、ハードウェア開発とデータ解析の両面から研究を行う。次世代地上CMB観測実験Simons Observatory実験(SO)のための直径約500mmの大口径偏光変調器の回転機構の開発と世界初となる磁気浮上する半波長板の温度・位置の極低温完全非接触モニターの開発により、偏光変調器の詳細な性能評価を行う。さらにその成果を最先端の現行実験であるSimons Array実験(SA)のデータ解析に還元する。本研究によりハードウェア開発と実データ解析の両方の視点を反映した次世代の高精度CMB偏光観測手法を確立する。SOのための連続回転式低温半波長板の回転機構の開発は、東京大学の試験環境で回転周波数・回転角読み出し精度・発熱の３つの基本的な要求性能を達成した。また、低温LC共振器センサーにより完全非接触で低温半波長板の3次元的な位置と温度を測定する機構を実機に塔載・実証した。構築した回転機構とその制御システムすべてを米国Princeton大学に輸送し望遠鏡受信機に統合し、正常に動作することを確認した。SAは令和2年度末より連続回転半波長板を導入した観測を開始した。惑星観測の解析を中心とし、令和3年度中に物理解析に必要な初版の較正結果一式を共同研究者に提供出来た。焦点面上の検出器位置・特性と読み出しチャンネルの完全な対応マップの作成、半波長板の導入による焦点ずれの補正の確認、惑星の信号強度を参照したゲイン較正に用いる人工較正光源の絶対温度の評価を完了した。また、これらの較正結果を連続回転式半波長板の効果を導入した時系列データに適用する枠組みを構築した。