テラヘルツ・ヘテロダインセンシングの開拓による銀河系星間雲の形成と進化の研究

开创性的太赫兹外差传感研究银河星际云的形成和演化

• 批准号: 15071201
• 负责人: 山本 智
• 金额: $ 161.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15071201/
• 关键词: テラヘルツ; サブミリ波; 超伝導材料; 電波天文学; 宇宙物理; 銀河系; 星間物質; 星形成; 星間分子雲; 超伝導; 電波望遠鏡; 中性炭素原子

テラヘルツ帯は宇宙観測において残された未開拓領域の一つである。そこには基本的原子・イオンの微細構造スペクトル線が多数あり、それらの詳細な観測によって星間雲の分布・構造・相変化を克明に明らかにすることができる。本研究の目的は、テラヘルツ帯で動作する超伝導ホットエレクトロン・ボロメータ(HEB)ミクサ素子を開発し、それをもとに銀河系星間雲の相変化を探求することにある。本年度は、NbTiNを超伝導物質として用いる格子冷却型のHEBミクサの開発を重点的に進めた。ミクサ素子の入力インピーダンス整合を電磁界シミュレーションによって最適化することにより、それまで800GHzにおいて1200-1500K程度で留まっていた受信機雑音温度を500Kまで下げることに成功した。NbTiNを用いた導波管型HEBミクサとしては世界トップレベルの性能である。しかも、我々のミクサはNbTiN膜厚が12nmという比較的暑いものであることを考えると、膜厚を薄くすることにより、一層の性能向上が見込まれる。この成果の上に立って、1.5THz帯の素子の製作を行い、良好なDC特性を得た。また、このような性能向上に関する研究とともに、HEBミクサ素子性能の動作温度依存性を詳しく調べた。その結果、素子性能の温度依存性から、ミクサが格子冷却で動作しているか、拡散冷却で動作しているかについての情報が得られることを見出し、実際に我々のミクサが格子冷却であることを示した。以上の結果により、わが国において世界レベルのテラヘルツ帯超伝導HEBミクサ素子製作が可能となり、テラヘルツ帯観測による銀河系星間雲相変化の研究への橋頭堡を築くことができた。また、この研究と併行して、富士山頂サブミリ波望遠鏡データ解析による星間分子雲形成過程の研究、内外のミリ波・サブミリ波望遠鏡を用いた分子雲進化と星形成の研究を展開した。

The テラヘ テラヘ て will explore the 観 of the 観 universe にお て て and the された unexplored territory <s:1> である である. そ こ に は basic atoms, イ オ ン の fine-structure ス ペ ク ト ル line が most あ り, そ れ ら の detailed な 観 measuring に よ っ て cloud between star の - distribution, structure, phase change を KeMing に Ming ら か に す る こ と が で き る. は の purpose, this study テ ラ ヘ ル ツ 帯 で action す る super 伝 guide ホ ッ ト エ レ ク ト ロ ン · ボ ロ メ ー タ (HEB) ミ ク サ element child を open 発 し, そ れ を も と に variations between the galaxy star の cloud phase change を explore す る こ と に あ る. This year は, NbTiN を super 伝 guide material と し て in い る lattice type cooling の HEB ミ ク サ の open 発 を key に into め た. ミ ク サ element child の イ into force ン ピ ー ダ ン ス integration を electromagnetic field シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て optimization す る こ と に よ り, そ れ ま で 800 GHZ に お い て degree of 1200-1500 k で leave ま っ て い た trusted machine を 雑 sound temperature 500 k ま で under げ る こ と に successful し た. NbTiNを uses the <s:1> た waveguide tube type HEB, <s:1> <s:1> サと て て て て the performance of the world トップレベ である <s:1> <s:1> である である である である. し か も, I 々 の ミ ク サ は NbTiN film thickness が 12 nm と い い う comparison of chief も の で あ る こ と を exam え る と, thin film thickness を く す る こ と に よ り, a layer of の performance up が see 込 ま れ る. The に results of the に show って, the production of 1.5THz ribbon elements を line, and the good なDC properties を show た. ま た, こ の よ う な performance up に masato す る research と と も に, HEB ミ ク サ element child performance の action temperature dependency を detailed し く adjustable べ た. そ の results, plain child performance の temperature dependency か ら, ミ ク サ が grid cooling で し て い る か, company, cooling で し て い る か に つ い て の intelligence が ら れ る こ と を see し, be interstate に I 々 の ミ ク サ が grid cooling で あ る こ と を shown し た. の above results に よ り, わ が countries に お い て world レ ベ ル の テ ラ ヘ ル ツ 帯 super 伝 guide HEB ミ ク サ subtype eumelanin production が may と な り, テ ラ ヘ ル ツ 帯 観 measuring に よ る - cloud phase change between the Milky Way star の research へ の bridgehead を built く こ と が で き た. ま た, こ の research と parallel し て, Mount Fuji サ ブ ミ リ wave telescope デ ー タ parsing に よ る star の studies の molecular cloud formation, between inside and outside ミ リ bo サ ブ ミ リ を wave telescopes い た evolutionary molecular cloud と star の research を developing し た.

项目成果

Molecular Line Observation of Carbon-Chair-Producing Regions L1495B and L1521B

碳椅产生区L1495B和L1521B的分子线观察

• 发表时间: 2004
• 期刊: The Astrophysical Journal 617
• 作者: Y.Uesu;H.Yokota;J.M.Kiat;C.Malibert;新谷英治;Tomoya Hirota
• 通讯作者: Tomoya Hirota

Atomic Carbon in the Southern Milky Way

南银河系的原子碳

• 发表时间: 2005
• 期刊: Astrophysical Journal 623
• 作者: 小野 正敏;亀田 彰喜;Tomoharu Oka
• 通讯作者: Tomoharu Oka

Tomoya Hirota: "Mapping Observations of DNC and HN^<13>C in Dark Cloud Cores"The Astrophysical Journal. 594. 859-868 (2003)

Tomoya Hirota：“暗云核心中 DNC 和 HN^<13>C 的绘图观测”《天体物理学杂志》。

Rotational spectra of the deuterated carbon chain Molecules : C3D,C4D,C3HD, and C4HD

氘代碳链分子的旋转光谱：C3D、C4D、C3HD 和 C4HD

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Molecular Spectroscopy 233
• 作者: 清水 昭伸;小畑 秀文 他1名;Shingo Iwano et al.;伊永 隆史;Eunsook Kim
• 通讯作者: Eunsook Kim

Eunsook Kim: "Fourier transform millimeter-wave spectroscopy of the ethyl radical in the electronic ground state"Journal of Molecular Spectroscopy. 219. 296-303 (2003)

Eunsook Kim：“电子基态乙基自由基的傅里叶变换毫米波光谱”分子光谱学杂志。