CMB観測における前景放射の軽減によるインフレーションの発見感度の向上

通过减少 CMB 观测中的前景辐射来提高检测膨胀的灵敏度

• 批准号: 20K14497
• 负责人: 南 雄人
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14497/
• 关键词: 宇宙マイクロ波背景放射; CMB; 前景放射; ダスト放射; 宇宙複屈折; インフレーション; 偏光角度較正

令和４年度は、前景放射とCMBの光の分離に取り組んだ。前景放射を取り除いたCMBデータを作成できれば、前景放射に邪魔をされない新たな偏光角度の較正手法として利用できるためである。Ichiki et al. (2019)で報告されている”delta-map”法は有力な方法であったが、周波数帯の数が前景放射の推定パラメータ数によって制限されるという問題があった。わたしは、ベイズ統計の手法を利用することで、この制限を取り外し"extended delta-map"法を完成させた。これをシミュレーションによって検証することで前景放射を取り除くことができ、CMBのインフレーション理論のパラメータを精度よく推定できることを示し、論文として出版した。今後、この手法をこれまで開発してきた角度較正手法と組み合わせれば、より高精度な偏光角度の較正とインフレーション理論の検証の精度向上が期待できる。その他の実績は、Snowmassの白書論文1本、光を発した時点でのCMBのEB相関の新たな知見についての論文が1本、CMBのEB相関測定への前景放射の影響についての論文が1本、角度較正とCMBのEB相関の測定について国際会議での招待講演が1回、extended delta-map法について国際会議発表１回と国内会議発表1回がある。研究期間全体を通して、前景放射がある場合でも検出器の角度較正ができる新手法の開発ができた。コロナ禍の影響で当初の目的ではない別の望遠鏡の測定データにこの手法を適用したが、CMBの光に未知の物理事象の兆候を観測し、大きな科学的成果を得ることができた。また、前景放射モデルを取り入れた偏光角度の較正の開発や前景放射を取り除く手法を開発することで、前景放射の軽減による偏光角度の較正ができ、インフレーションの発見感度向上につなげることができた。

在2022年，我们致力于将前景辐射与CMB的光线分开。这是因为，如果可以消除前景辐射而创建CMB数据，则可以用作一种新的极化角校准技术，不会干扰前景辐射。 Ichiki等人报道的“三角映射”方法。 （2019年）是一种强大的方法，但问题在于，频段的数量受到前景辐射的估计参数数量的限制。我删除了此限制，并通过使用贝叶斯统计技术完成了“扩展的增量映射”方法。通过仿真来验证这一点，以消除前景辐射并准确估计CMB通胀理论的参数，并作为论文发表。将来，如果将此方法与到目前为止开发的角度校准方法结合使用，则可以预期，将改善通货膨胀理论的更准确的极化角校准和准确性。 Other achievements include one Snowmass white paper, one paper on new findings on CMB EB correlation when light is emitted, one paper on the effects of foreground radiation on CMB EB correlation measurement, one invited lecture at an international conference on angle calibration and measurement of CMB EB correlation, one presentation at an international conference, one presentation at an extended delta-map method and one presentation at a domestic conference.在整个研究期间，即使在存在前景辐射的情况下，也开发了可以校准检测器角的新方法。由于COVID-19大流行的影响，将此方法应用于另一个望远镜的测量数据，这不是最初的目的，但是我们能够根据CMB观察到未知物理事件的迹象，从而产生了巨大的科学结果。此外，通过开发结合前景辐射模型和去除前景辐射的方法的极化角校准，我们能够通过减少前景辐射来校准偏振角，从而提高对通货膨胀发现的敏感性。

项目成果

Probing axionlike particles via cosmic microwave background polarization

• DOI: 10.1103/physrevd.103.063508
• 发表时间: 2020-08
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Tomohiro Fujita;Y. Minami;Kai Murai;Hiromasa Nakatsuka

Search for parity-violating physics in the polarisation of the cosmic microwave background, so called “Cosmic Birefringence”

在宇宙微波背景偏振中寻找宇称破缺物理现象，即所谓的“宇宙双折射”

• 发表时间: 2020
• 作者: 福永優太;Kjeld Beeks;藤本弘之;平木貴宏;管明;羽場宏光;笠松良崇;北尾真司;小無健司;増田孝彦;永澤延元;岡井晃一;笹尾登;Fabian Schaden;Thorsten Schumm;瀬戸誠;重河優大;高取沙悠理;玉作賢治;植竹智;渡部司;渡部信;山口敦史;安田勇輝;依田芳卓;吉見彰洋;吉村浩司;吉村太彦;Yuto Minami
• 通讯作者: Yuto Minami

In-flight polarization angle calibration for LiteBIRD: blind challenge and cosmological implications

• DOI: 10.1088/1475-7516/2022/01/039
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: N. Krachmalnicoff;T. Matsumura;E. de la Hoz;S. Basak;A. Gruppuso;Y. Minami;C. Baccigalupi;E. Komatsu;E. Martínez-González;P. Vielva;J. Aumont;R. Aurlien;S. Azzoni;A. Banday;R. B. Barreiro;N. Bartolo;M. Bersanelli;E. Calabrese;A. Carones;F. Casas;K. Cheung;Y. Chinone;F. Columbro;P. De Bernardis;P. Diego-Palazuelos;J. Errard;F. Finelli;U. Fuskeland;M. Galloway;R. Génova-Santos;M. Gerbino;Tommaso Ghigna;S. Giardiello;E. Gjerløw;M. Hazumi;S. Henrot-Versillé;T. Kisner;L. Lamagna;M. Lattanzi;F. Levrier;G. Luzzi;D. Maino;S. Masi;M. Migliaccio;L. Montier;G. Morgante;B. Mot;R. Nagata;F. Nati;P. Natoli;L. Pagano;A. Paiella;D. Paoletti;G. Patanchon;F. Piacentini;G. Polenta;D. Poletti;G. Puglisi;M. Remazeilles;J. Rubiño-Martín;M. Sasaki;M. Shiraishi;G. Signorelli;S. Stever;A. Tartari;M. Tristram;M. Tsuji;L. Vacher;I. Wehus;M. Zannoni

Results of gravitational lensing and primordial gravitational waves from the POLARBEAR experiment

POLARBEAR 实验的引力透镜和原初引力波结果

• DOI: 10.1088/1742-6596/1468/1/012007
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Y. Chinone; M. Hazumi（38番目）et al. （他91名、総著者93名）
• 通讯作者: M. Hazumi（38番目）et al. （他91名、総著者93名）

宇宙マイクロ波背景放射の偏光に「パリティ対称性」を破る新しい物理の兆候を観測

观测宇宙微波背景辐射偏振中违反“宇称对称性”的新物理迹象