広天域・多帯域観測によるＣＭＢ偏光Ｂモードの探索とインフレーション理論の検証

通过宽空多波段观测寻找CMB偏振B模式并验证暴胀理论

• 批准号: 18J01831
• 负责人: 本多 俊介
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J01831/
• 关键词: CMB偏光; GroundBIRD; MKID; DAQ; 高速回転スキャン; MKIDs; ファーストライト; テイデ観測所; Bモード; Eモード

本研究では、GroundBIRD望遠鏡を用いて宇宙初期に生成された宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の偏光成分を精細に観測することによって、宇宙創成の解明に対する重要な知見をもたらすことが目的である。昨年度の観測地（スペイン テネリフェ島）でのインストール・初期観測を経て、本年度はCMB偏光の本格観測に向けて研究を推進した。特に、観測の核を担う超伝導検出器とそれに付随する読み出しDAQの開発を統括・主導した。DAQについては、本格観測に向けて十分なノイズ性能を達成しつつ、さらなる多ピクセルの読み出しに向けた発展的な研究まで踏み込んで開発を進めた。また、このDAQ系は実装のシンプルさから、GroundBIRDグループ外の超伝導検出器の研究開発を行うチームでも活用されている。検出器についても他の研究者と強く連携を図り、オランダのSRONと協力してGroundBIRDに搭載する素子作製プロジェクトを新たに立ち上げそれを主導した。検出器デザインや要求性能、望遠鏡の搭載に関する実装などで開発を進めるとともに、日本側での研究・議論を統括してオランダ側と共同で素子開発に取り組んだ。実際にGroundBIRD望遠鏡でのCMB観測までに至らなかったが、GroundBIRD初期観測に基づく実験感度を加味したシミュレーションを行い、QUIJOTE実験との統合解析によって本研究の題目にある「広天域・多帯域観測」での展望を示した。具体的には、大角度スケールの偏光（Eモード）から測定できる宇宙の再電離度パラメータについて、従来の観測実験と同等の感度が達成されることを確認した。前景放射成分を徹底的に抑制できる「広帯域・多帯域観測」によって、これまでにない高確度な結果を本研究で実現できる展望を得た。

这项研究的目的是利用GroundBIRD望远镜精确观测早期宇宙产生的宇宙微波背景辐射（CMB）的偏振分量，从而为阐明宇宙的诞生提供重要知识。继去年在观测站（西班牙特内里费岛）安装并进行初步观测后，今年我们推进了对宇宙微波背景偏振的全面观测研究。特别是，他监督并领导了超导探测器的开发，超导探测器在观察和相关的读出数据采集中发挥着核心作用。关于DAQ，我们已经实现了足以进行全尺寸观察的噪声性能，并通过旨在读取更多像素的高级研究推进了DAQ的开发。此外，由于实施简单，该 DAQ 系统也被 GroundBIRD 集团以外研究和开发超导探测器的团队使用。关于探测器，他与其他研究人员密切合作，并与荷兰的 SRON 合作，启动了一个新项目，用于制造安装在 GroundBIRD 上的元件并领导该项目。除了继续进行探测器设计、所需性能和望远镜安装实施的开发外，他还监督日本方面的研究和讨论，并与荷兰方面共同进行设备开发。虽然我们没能用GroundBIRD望远镜实际观测到CMB，但我们在GroundBIRD初步观测的基础上进行了考虑实验灵敏度的模拟，并与QUIJOTE实验结合分析，以实现“广天”的目标“，多波段观测”，这是本次研究的主题”表明了展望。具体来说，我们确认，可以通过大角度尺度偏振（E模式）测量的宇宙再电离参数达到了与传统观测实验相同的灵敏度。通过使用能够彻底抑制前景辐射成分的“宽带和多波段观测”，这项研究有望获得前所未有的精度结果。

项目成果

CMB偏光観測実験GroundBIRDにおける観測地インストールの進行状況

CMB偏振观测实验GroundBIRD观测场安装进展

• 发表时间: 2019
• 作者: 本多俊介

CMB偏光観測実験“GroundBIRD”－天体を用いた初期観測と望遠鏡の性能評価

CMB偏振观测实验“GroundBIRD”——利用天体进行初步观测及望远镜性能评估

• 发表时间: 2020
• 作者: 本多俊介