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

使用连续旋转的低温半波片进行高精度膨胀搜索

• 批准号: 21J11179
• 负责人: 山田 恭平
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11179/
• 关键词: 宇宙マイクロ波背景放射; 宇宙背景放射; 原始重力波; 偏光; 偏光変調器; 半波長板; インフレーション; ダークマター

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。

In this paper, we study the intensity of gravity waves originating from the source of gravity waves, and the relationship between σ(r)<0.01 and r. High precision polarization measurement of cosmic background emission (CMB) is important for reducing system error. Next generation CMB measurement system Simons Observatory (SO) is a large-aperture polarization modulator with a diameter of about 500 mm. The development of the feedback mechanism and the temperature and position of the half-wave plate on the magnetic float at the beginning of the world are completely non-contact. The detailed performance evaluation of the polarization modulator is carried out. The results are still available for data analysis in the Simons Array (SA), the most advanced current implementation. In this study, we established a new method for high precision CMB polarization measurement. The basic performance requirements for the development of the return mechanism of the continuous return type low-temperature half-wavelength plate and the test environment of the University of Tokyo were met. The structure of the low-temperature LC resonator is completely non-contact, and the three-dimensional position and temperature of the low-temperature half-wave plate are measured. Construction of a system for the transmission of signals from Princeton University SA and the end of the second year, even the first half of the wavelength plate test The first edition of physical analysis and correction results were provided by co-researchers in the middle of the third year. The position of the detector on the focal plane, the characteristics of the detector, the production of the detector, the introduction of the half-wave plate, the correction of the detector, the signal intensity of the detector, the correction of the detector, the evaluation of the temperature of the detector. The results of this correction are shown in Figure 1.

项目成果

Simons Observatory 実験の低温半波長板回転機構の性能評価

西蒙斯天文台实验中低温半波片旋转机构的性能评估

• 发表时间: 2021
• 作者: 山田恭平;他 Simons Observatory Collaboration
• 通讯作者: 他 Simons Observatory Collaboration

Development of inductively coupled position and temperature sensors for cryogenic rotating half wave plate

低温旋转半波片电感耦合位置和温度传感器的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: Kyohei Yamada;et al.
• 通讯作者: et al.

Simons Array 実験における惑星観測による検出器評価

在西蒙斯阵列实验中使用行星观测进行探测器评估

• 发表时间: 2021
• 作者: 山田恭平;他 POLARBEAR コラボレーション
• 通讯作者: 他 POLARBEAR コラボレーション