初期宇宙観測に特化した多色同時検出器で拓くインフレーション期の宇宙

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本研究は、インフレーション仮説の検証とニュートリノ質量の解明という宇宙物理と素粒子物理の２つ謎に挑ことを目的とし、地上設置型の望遠鏡を用いて高精度な宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の観測を行う。具体的には、集積度を大幅に改善したMKID 検出器を開発し、現在カナリア諸島にて運用を行なっているGroundBIRD 実験に搭載してCMB観測を行うことで宇宙初期の姿に迫ることである。研究の目玉である新しい検出器として、フィルターバンク型直線両偏波観測用MKID カメラを開発し、この際に最大の課題である集積度を改善する。開発項目として、周波数帯域をCMB観測用（145GHz 帯）と星間ダスト（220GHz）帯の2 帯域を同時に観測可能な検出機を実現し、B-mode 検出のための大きな障壁となる銀河等の全景放射を取り除く。2021年度は、研究計画に基づき引き続き昨年度行ったCMBを観測するための145GHz帯と220GHz帯を受信するための平面アンテナの設計を行い、さらなる最適化を測った。HFSS電磁界シミュレータにて、平面アンテナとレンズによる光学特性を計算し、各バンドでの効率を改善した。また他の研究項目として、フィルターバンクの設計改良も引き続き行った。また、素子を開発後には検出器を冷却して運用する必要があることから、20mKまで冷却可能な冷凍機を整備し、冷却テストの準備を進めている。整備は順調に進んでおり、いつでも素子の冷却ならびに評価試験を実施できる状況を実現している。