2022/03/05 更新

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サクライ ユウキ
桜井 雄基
Sakurai Yuki
所属
自然科学学域 助教(特任)
職名
助教(特任)
外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 2015年10月   早稲田大学 )

研究キーワード

  • 宇宙マイクロ波背景放射

  • 偏光変調器

  • 宇宙のインフレーション

  • ミリ波

  • 超電導磁気軸受

研究分野

  • 自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする実験  / 宇宙マイクロ波偏光観測実験

学歴

  • 早稲田大学   School of Advanced Science and Engineering   Department of Physics

    2012年4月 - 2015年10月

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  • 早稲田大学    

    2010年4月 - 2012年3月

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    国名: 日本国

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  • 早稲田大学   School of Science and Engineering  

    2006年4月 - 2010年3月

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    国名: 日本国

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経歴

  • 岡山大学   学術研究院自然科学学域   助教(特任)

    2021年10月 - 現在

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  • 東京大学   カブリ数物連携宇宙研究機構   特任研究員

    2016年2月 - 2021年9月

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  • 早稲田大学   招聘研究員

    2015年11月 - 2016年1月

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  • 早稲田大学   日本学術振興会特別研究員(DC2)

    2013年4月 - 2015年3月

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所属学協会

  • 日本天文学会

    2018年4月 - 現在

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  • 日本物理学会

    2010年4月 - 現在

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論文

  • The Simons Observatory Small Aperture Telescope overview 査読

    Kenji Kiuchi, Shunsuke Adachi, Aamir M. Ali, Kam Arnold, Peter Ashton, Jason E. Austermann, Andrew Bazako, James A. Beall, Yuji Chinone, Gabriele Coppi, Kevin D. Crowley, Kevin T. Crowley, Simon Dicker, Bradley Dober, Shannon M. Duff, Giulio Fabbian, Nicholas Galitzki, Joseph E. Golec, Jon E. Gudmundsson, Kathleen Harrington, Masaya Hasegawa, Makoto Hattori, Charles A. Hill, Shuay-Pwu Patty Ho, Johannes Hubmayr, Bradley R. Johnson, Daisuke Kaneko, Nobuhiko Katayama, Brian Keating, Akito Kusaka, Jack Lashner, Adrian T. Lee, Frederick Matsuda, Heather McCarrick, Masaaki Murata, Federico Nati, Yume Nishinomiya, Lyman Page, Mayuri Sathyanarayana Rao, Christian L. Reichardt, Kana Sakaguri, Yuki Sakurai, Joseph Sibert, Jacob Spisak, Osamu Tajima, Grant P. Teply, Tomoki Terasaki, Tran Tsan, Samantha Walker, Edward J. Wollack, Zhilei Xu, Kyohei Yamada, Mario Zannoni, Ningfeng Zhu

    Ground-based and Airborne Telescopes VIII   2020年12月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SPIE  

    DOI: 10.1117/12.2562016

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  • Broadband, millimeter-wave anti-reflective structures on sapphire ablated with femto-second laser 査読

    128 ( 22 )   225302 - 225302   2020年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1063/5.0022765

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  • Small Aperture Telescopes for the Simons Observatory 査読

    Aamir M. Ali, Shunsuke Adachi, Kam Arnold, Peter Ashton, Andrew Bazarko, Yuji Chinone, Gabriele Coppi, Lance Corbett, Kevin D. Crowley, Kevin T. Crowley, Mark Devlin, Simon Dicker, Shannon Duff, Chris Ellis, Nicholas Galitzki, Neil Goeckner-Wald, Kathleen Harrington, Erin Healy, Charles A. Hill, Shuay-Pwu Patty Ho, Johannes Hubmayr, Brian Keating, Kenji Kiuchi, Akito Kusaka, Adrian T. Lee, Michael Ludlam, Aashrita Mangu, Frederick Matsuda, Heather McCarrick, Federico Nati, Michael D. Niemack, Haruki Nishino, John Orlowski-Scherer, Mayuri Sathyanarayana Rao, Christopher Raum, Yuki Sakurai, Maria Salatino, Trevor Sasse, Joseph Seibert, Carlos Sierra, Maximiliano Silva-Feaver, Jacob Spisak, Sara M. Simon, Suzanne Staggs, Osamu Tajima, Grant Teply, Tran Tsan, Edward Wollack, Bejamin Westbrook, Zhilei Xu, Mario Zannoni, Ningfeng Zhu

    Journal of Low Temperature Physics   200 ( 5-6 )   461 - 471   2020年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10909-020-02430-5

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s10909-020-02430-5/fulltext.html

  • Half-meter Scale Superconducting Magnetic Bearing for Cosmic Microwave Background Polarization Experiments 査読

    1590   012060 - 012060   2020年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1088/1742-6596/1590/1/012060

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1590/1/012060

  • Updated Design of the CMB Polarization Experiment Satellite LiteBIRD 査読

    199 ( 3-4 )   1107 - 1117   2020年5月

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  • Design of a Testbed for the Study of System Interference in Space CMB Polarimetry 査読

    T. Ghigna, T. Matsumura, M. Hazumi, S. L. Stever, Y. Sakurai, N. Katayama, A. Suzuki, B. Westbrook, A. T. Lee

    Journal of Low Temperature Physics   199 ( 3-4 )   622 - 630   2020年5月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10909-020-02359-9

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    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/s10909-020-02359-9/fulltext.html

  • Estimation of heat dissipation on a levitating rotor over superconducting magnet bearing

    T. Iida, Y. Sakurai, T. Matsumura, H. Sugai, H. Imada, H. Kataza, H. Ohsaki, N. Katayama, Y. Terao

    ADVANCES IN CRYOGENIC ENGINEERING   755   2020年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD  

    We report the estimation of the heat dissipation on a levitating rotor over superconducting magnetic bearing operating below 10 K. The continuously rotating mechanism is one of key devices to support the rotation of a sapphire half wave plate (HWP) in a polarization modulator of a LiteBIRD satellite. Due to the system requirement, the HWP must be kept at a cryogenic temperature while it is spinning. In order to minimize the frictional energy loss, we employ a superconducting magnetic bearing (SMB) and AC synchronous motor, which enables a contactless rotational mechanism. While we can minimize the frictional heat loss, there exists an energy loss due to the magnetic friction. As a result, it is essential to build a thermal model an estimation of heat dissipation to this contactless rotor is important to predict how much the HWP temperature rises during its rotation. For an estimation of heat dissipation, we conduct an experiment in order to establish the thermal simulation model equivalent to the flight model in size. Each thermal contact conductance between the rotor and the cryogenic rotor holder is also estimated through the experiment data. From the data, we only can know the difference in the rotor temperature before and after the rotor rotation. We monitor the transient temperature profile of grippers after the rotor is gripped by them. The rotational time is related to the total heat dissipation on the rotor because the heat dissipation is attributed to two kinds of energy losses: a magnetic hysteresis and induced eddy currents on metal parts of the rotor. Finally, we make a comparison between the thermal model and the experimental result and estimate the allowable heat dissipation to keep the HWP temperature lower than 20K.

    DOI: 10.1088/1757-899X/755/1/012004

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  • Demonstration of the broadband half-wave plate using the nine-layer sapphire for the cosmic microwave background polarization experiment

    Kunimoto Komatsu, Tomotake Matsumura, Hiroaki Imada, Hirokazu Ishino, Nobuhiko Katayama, Yuki Sakurai

    JOURNAL OF ASTRONOMICAL TELESCOPES INSTRUMENTS AND SYSTEMS   5 ( 4 )   2019年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPIE-SOC PHOTO-OPTICAL INSTRUMENTATION ENGINEERS  

    We report the development of the achromatic half-wave plate (AHWP) at millimeter wave for cosmic microwave background polarization experiments. We fabricate an AHWP consisting of nine A-cut sapphire plates based on the Pancharatnam recipe to cover a wide frequency range. The modulation efficiency and the phase are measured in a frequency range of 33 to 260 GHz with incident angles up to 10 deg. We find the measurements at room temperature are in good agreement with the predictions. This is the most broadband demonstration of an AHWP at millimeter wave. (C) 2019 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE)

    DOI: 10.1117/1.JATIS.5.4.044008

    Web of Science

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  • Terahertz broadband anti-reflection moth-eye structures fabricated by femtosecond laser processing

    Haruyuki Sakurai, Natsuki Nemoto, Kuniaki Konishi, Ryota Takaku, Yuki Sakurai, Nobuhiko Katayama, Tomotake Matsumura, Junji Yumoto, Makoto Kuwata-Gonokami

    OSA CONTINUUM   2 ( 9 )   2764 - 2772   2019年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OPTICAL SOC AMER  

    Anti-reflection (AR) coatings aiming at the reduction of Fresnel reflection losses has come into demand in the terahertz (THz) region. Implementation of such a coating in practice is a difficult task, partially because the broad spectrum of the THz signal is difficult to control. Here, we propose and demonstrate a moth-eye AR structure capable of suppressing reflection losses in the range of 0.3 to 2.5 THz for high-resistivity silicon, resulting in a maximum transmission of 91%. The structure comprises of pyramid-like structures with a height of about 100 mu m created on the material surface by femtosecond laser processing. We demonstrate experimentally and theoretically that such micromachining considerably increases transmittance of the silicon in the spectral range of 0.3-2.5 THz. We also demonstrate experimentally that such a structure allows one to improve performance of the THz source based on the LiNbO3 crystal. (C) 2019 Optical Society of America under the terms of the OSA Open Access Publishing Agreement

    DOI: 10.1364/OSAC.2.002764

    Web of Science

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  • Demonstration of broadband anti-reflection coating on sapphire based on mm-wave sub-wavelength structures

    R. Takaku, T. Matsumura, H. Sakurai, K. Konishi, H. Imada, S. Hanany, K. Young, Q. Wen, Y. Sakurai, N. Katayama, K. Mitsuda, N. Yamasaki, K. Komatsu, H. Ishino, J. Yumoto, M. Kuwata-Gonokami

    International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, IRMMW-THz   2019-September   2019年9月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    © 2019 IEEE. We developed broadband anti-reflection coating using subwavelength structures on C-cut sapphire. We ablated sapphire using a femtosecond pulsed laser. We have developed a scanning strategy to make the deep structure. We successfully fabricated two saphire samples with arrays of the pyramidal structures over a machined diameter of 34.5 mm. The dimensions of the pyramid are a pitch of 0.54 mm and a height of 2.1 mm. The slope of the pyramid was fine tuned to be a bell shape, which could give better broadband anti-reflection performance compared to other shapes we investigated. The processing time is 10.5 hours for each sample. The number of the fabricated structures are more than 3000 for each samples, and we did not observe any loss of the structure due to the fabrication process. Transmittance measurements agreed with the predictions based on the measured structure shape and we achieved larger than 90% between 40 and 180 GHz. We will discuss the implication of this demonstrated performance in relation to mm-wave quasi-optical element, specifically in the context of astrophysical measurements of the cosmic microwave background radiation.

    DOI: 10.1109/IRMMW-THz.2019.8873910

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  • Femtosecond Laser Processing and Evaluation of Broadband THz Anti-Reflection Structures

    Haruyuki Sakurai, Natsuki Nemoto, Kuniaki Konishi, Ryota Takaku, Yuki Sakurai, Nobuhiko Katayama, Tomotake Matsumura, Junji Yumoto, Makoto Kuwata-Gonokami

    International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, IRMMW-THz   2019-September   2019年9月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    © 2019 IEEE. We fabricate terahertz anti-reflection structures on the surface of high-resistivity silicon via femtosecond laser processing. We measure its spectral properties by terahertz time-domain spectroscopy, and find a broadband increase in transmissivity over 0.3-2.5 THz. We investigate the observed spectral characteristics of this transmission by using numerical simulation. We successfully reproduce the observed result for all frequencies, including a previously undocumented high-frequency drop-off, when the model includes additional material losses. We believe these effects to be induced by the laser-ablation fabrication process.

    DOI: 10.1109/IRMMW-THz.2019.8873935

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  • Development of a contact-less cryogenic rotation mechanism employed for a polarization modulator unit in cosmic microwave background polarization experiments 査読

    1293 ( 1 )   012083 - 012083   2019年9月

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  • The Simons Observatory: science goals and forecasts 査読

    Peter Ade, James Aguirre, Zeeshan Ahmed, Simone Aiola, Aamir Ali, David Alonso, Marcelo A. Alvarez, Kam Arnold, Peter Ashton, Jason Austermann, Humna Awan, Carlo Baccigalupi, Taylor Baildon, Darcy Barron, Nick Battaglia, Richard Battye, Eric Baxter, Andrew Bazarko, James A. Beall, Rachel Bean, Dominic Beck, Shawn Beckman, Benjamin Beringue, Federico Bianchini, Steven Boada, David Boettger, J. Richard Bond, Julian Borrill, Michael L. Brown, Sarah Marie Bruno, Sean Bryan, Erminia Calabrese, Victoria Calafut, Paolo Calisse, Julien Carron, Anthony Challinor, Grace Chesmore, Yuji Chinone, Jens Chluba, Hsiao-Mei Sherry Cho, Steve Choi, Gabriele Coppi, Nicholas F. Cothard, Kevin Coughlin, Devin Crichton, Kevin D. Crowley, Kevin T. Crowley, Ari Cukierman, John M. D'Ewart, Rolando Dünner, Tijmen de Haan, Mark Devlin, Simon Dicker, Joy Didier, Matt Dobbs, Bradley Dober, Cody J. Duell, Shannon Duff, Adri Duivenvoorden, Jo Dunkley, John Dusatko, Josquin Errard, Giulio Fabbian, Stephen Feeney, Simone Ferraro, Pedro Fluxà, Katherine Freese, Josef C. Frisch, Andrei Frolov, George Fuller, Brittany Fuzia, Nicholas Galitzki, Patricio A. Gallardo, Jose Tomas Galvez Ghersi, Jiansong Gao, Eric Gawiser, Martina Gerbino, Vera Gluscevic, Neil Goeckner-Wald, Joseph Golec, Sam Gordon, Megan Gralla, Daniel Green, Arpi Grigorian, John Groh, Chris Groppi, Yilun Guan, Jon E. Gudmundsson, Dongwon Han, Peter Hargrave, Masaya Hasegawa, Matthew Hasselfield, Makoto Hattori, Victor Haynes, Masashi Hazumi, Yizhou He, Erin Healy, Shawn W. Henderson, Carlos Hervias-Caimapo, Charles A. Hill, J. Colin Hill, Gene Hilton, Matt Hilton, Adam D. Hincks, Gary Hinshaw, Renée Hložek, Shirley Ho, Shuay-Pwu Patty Ho, Logan Howe, Zhiqi Huang, Johannes Hubmayr, Kevin Huffenberger, John P. Hughes, Anna Ijjas, Margaret Ikape, Kent Irwin, Andrew H. Jaffe, Bhuvnesh Jain, Oliver Jeong, Daisuke Kaneko, Ethan D. Karpel, Nobuhiko Katayama, Brian Keating, Sarah S. Kernasovskiy, Reijo Keskitalo, Theodore Kisner, Kenji Kiuchi, Jeff Klein, Kenda Knowles, Brian Koopman, Arthur Kosowsky, Nicoletta Krachmalnicoff, Stephen E. Kuenstner, Chao-Lin Kuo, Akito Kusaka, Jacob Lashner, Adrian Lee, Eunseong Lee, David Leon, Jason S.-Y. Leung, Antony Lewis, Yaqiong Li, Zack Li, Michele Limon, Eric Linder, Carlos Lopez-Caraballo, Thibaut Louis, Lindsay Lowry, Marius Lungu, Mathew Madhavacheril, Daisy Mak, Felipe Maldonado, Hamdi Mani, Ben Mates, Frederick Matsuda, Loïc Maurin, Phil Mauskopf, Andrew May, Nialh McCallum, Chris McKenney, Jeff McMahon, P. Daniel Meerburg, Joel Meyers, Amber Miller, Mark Mirmelstein, Kavilan Moodley, Moritz Munchmeyer, Charles Munson, Sigurd Naess, Federico Nati, Martin Navaroli, Laura Newburgh, Ho Nam Nguyen, Michael Niemack, Haruki Nishino, John Orlowski-Scherer, Lyman Page, Bruce Partridge, Julien Peloton, Francesca Perrotta, Lucio Piccirillo, Giampaolo Pisano, Davide Poletti, Roberto Puddu, Giuseppe Puglisi, Chris Raum, Christian L. Reichardt, Mathieu Remazeilles, Yoel Rephaeli, Dominik Riechers, Felipe Rojas, Anirban Roy, Sharon Sadeh, Yuki Sakurai, Maria Salatino, Mayuri Sathyanarayana Rao, Emmanuel Schaan, Marcel Schmittfull, Neelima Sehgal, Joseph Seibert, Uros Seljak, Blake Sherwin, Meir Shimon, Carlos Sierra, Jonathan Sievers, Precious Sikhosana, Maximiliano Silva-Feaver, Sara M. Simon, Adrian Sinclair, Praween Siritanasak, Kendrick Smith, Stephen R. Smith, David Spergel, Suzanne T. Staggs, George Stein, Jason R. Stevens, Radek Stompor, Aritoki Suzuki, Osamu Tajima, Satoru Takakura, Grant Teply, Daniel B. Thomas, Ben Thorne, Robert Thornton, Hy Trac, Calvin Tsai, Carole Tucker, Joel Ullom, Sunny Vagnozzi, Alexander van Engelen, Jeff Van Lanen, Daniel D. Van Winkle, Eve M. Vavagiakis, Clara Vergès, Michael Vissers, Kasey Wagoner, Samantha Walker, Jon Ward, Ben Westbrook, Nathan Whitehorn, Jason Williams, Joel Williams, Edward J. Wollack, Zhilei Xu, Byeonghee Yu, Cyndia Yu, Fernando Zago, Hezi Zhang, Ningfeng Zhu

    Journal of Cosmology and Astroparticle Physics   2019 ( 02 )   056 - 056   2019年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP Publishing  

    DOI: 10.1088/1475-7516/2019/02/056

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    その他リンク: http://stacks.iop.org/1475-7516/2019/i=02/a=056?key=crossref.d591a243538334de593d9297f0fc32dc

  • LiteBIRD: A Satellite for the Studies of B-Mode Polarization and Inflation from Cosmic Background Radiation Detection 査読

    Hazumi, M., others

    J. Low Temp. Phys.   194 ( 5-6 )   443 - 452   2019年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    © 2019, Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature. LiteBIRD is a candidate satellite for a strategic large mission of JAXA. With its expected launch in the middle of the 2020s with a H3 rocket, LiteBIRD plans to map the polarization of the cosmic microwave background radiation over the full sky with unprecedented precision. The full success of LiteBIRD is to achieve δr< 0.001 , where δr is the total error on the tensor-to-scalar ratio r. The required angular coverage corresponds to 2 ≤ ℓ≤ 200 , where ℓ is the multipole moment. This allows us to test well-motivated cosmic inflation models. Full-sky surveys for 3 years at a Lagrangian point L2 will be carried out for 15 frequency bands between 34 and 448 GHz with two telescopes to achieve the total sensitivity of 2.5 μ K arcmin with a typical angular resolution of 0.5 ∘ at 150 GHz. Each telescope is equipped with a half-wave plate system for polarization signal modulation and a focal plane filled with polarization-sensitive TES bolometers. A cryogenic system provides a 100 mK base temperature for the focal planes and 2 K and 5 K stages for optical components.

    DOI: 10.1007/s10909-019-02150-5

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    その他リンク: http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10909-019-02150-5.pdf

  • A Large-Diameter Cryogenic Rotation Stage for Half-Wave Plate Polarization Modulation on the POLARBEAR-2 Experiment

    C. A. Hill, A. Kusaka, P. Barton, B. Bixler, A. G. Droster, M. Flament, S. Ganjam, A. Jadbabaie, O. Jeong, A. T. Lee, A. Madurowicz, F. T. Matsuda, T. Matsumura, A. Rutkowski, Y. Sakurai, D. R. Sponseller, A. Suzuki, R. Tat

    Journal of Low Temperature Physics   193 ( 5-6 )   851 - 859   2018年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10909-018-1980-6

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    その他リンク: http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10909-018-1980-6.pdf

  • Design and Thermal Characteristics of a 400 mm Diameter Levitating Rotor in a Superconducting Magnetic Bearing Operating Below at 10 K for a CMB Polarization Experiment 査読

    Sakurai Yuki, Matsumura Tomotake, Iida Teruhito, Kanai Hiroaki, Katayama Nobuhiko, Imada Hiroaki, Ohsaki Hiroyuki, Terao Yutaka, Shimomura Toshiki, Sugai Hajime, Kataza Hirokazu, Yamamoto Ryo, Utsunomiya Shin

    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY   28 ( 4 )   1 - 4   2018年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/tasc.2018.2797302

    Web of Science

    arXiv

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  • Current design of the electrical architecture for the payload module of LiteBIRD

    M. Tsujimoto, H. Nishino, M. Hazumi, Y. Sekimoto, T. Dotani, H. Ishino, A. Kibayashi, Y. Sakurai, T. Matsumura, M. Dobbs, J. F. Cliche, G. Smecher, A. Suzuki, A. T. Lee, K. Arnold, L. Montier, B. Mot, G. Signorelli, P. De Bernardis

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   10698   2018年

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    © COPYRIGHT SPIE. Downloading of the abstract is permitted for personal use only. LiteBIRD is a space-borne project for mapping the anisotropy of the linear polarization of the cosmic microwave background (CMB). The project aims to measure the B-mode pattern in a large angular scale to test the cosmic inflation theory. It is currently in the design phase lead by an international team of Japan, US, Canada, and Europe. We report the current status of the design of the electrical architecture of the payload module of the satellite, which is based on the heritages of other cryogenic space science missions using bolometers or microcalorimeters.

    DOI: 10.1117/12.2311579

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  • Prototype demonstration of the broadband anti-reflection coating on sapphire using a sub-wavelength structure

    T. Matsumura, R. Takaku, S. Hanany, H. Imada, H. Ishino, N. Katayama, Y. Kobayashi, K. Komatsu, K. Konishi, M. Kuwata-Gonokami, S. Nakamura, H. Sakurai, Y. Sakurai, Q. Wen, K. Young, J. Yumoto

    2018 29th IEEE International Symposium on Space Terahertz Technology, ISSTT 2018   54 - 60   2018年

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    © 2018 29th IEEE International Symposium on Space Terahertz Technology, ISSTT 2018.All Rights Reserved. We report the development of the broadband antireflection (AR) coating on sapphire using a sub-wavelength structure for a cosmic microwave background (CMB) polarization experiment. One of the challenges in the CMB polarization experiment is to disentangle the sources of the polarized emission among the CMB and the galactic emissions from our Galaxy. This leads a need of a cryogenically compatible broadband AR coating on a millimeter wave optical element used in a CMB telescope. We design and fabricate the AR subwavelength structure using a laser machining on a sapphire plate, which is a commonly used material as a half-wave plate at millimeter wavelength. We fabricate a prototype sample and evaluate the transmittance of an SWS AR sapphire for the fractional bandwidth of about 1.5. We show the agreement between the measured transmittance and the prediction based on the fabricated shape. The projected transmittance based on the measurement achieves above 90% above 50 GHz. We finally discuss the room of the improvement and the applicability for this technology for a future CMB polarization experiment.

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  • Ultrashort Pulsed-Laser Fabrication of Silicon Moth-Eye Structures for Terahertz Anti-Reflection

    Haruyuki Sakurai, Natsuki Nemoto, Kuniaki Konishi, Yuki Sakurai, Nobuhiko Katayama, Tomotake Matsumura, Junji Yumoto, Makoto Kuwata-Gonokami

    2018 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO)   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

    We fabricate moth-eye anti-reflection structures for the terahertz region on high-resistivity silicon substrates by ultrashort pulsed-laser ablation. We demonstrate 1.4 times increased THz yield from Mg:LN by using the moth-eye structure as an output coupler.

    Web of Science

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  • Prototype design and evaluation of the nine-layer achromatic half-wave plate for the LiteBIRD low frequency telescope

    Kunimoto Komatsu, Tomotake Matsumura, Masashi Hazumi, Hiroaki Imada, Hirokazu Ishino, Nobuhiko Katayama, Yuki Sakurai, Hajime Sugai, Ryota Takaku

    MILLIMETER, SUBMILLIMETER, AND FAR-INFRARED DETECTORS AND INSTRUMENTATION FOR ASTRONOMY IX   10708   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING  

    LiteBIRD is a satellite project to measure the polarization of the CMB with an unprecedented accuracy. LiteBIRD observes all sky for three years at the sun-earth second Lagrange point. The goal of LiteBIRD is to observe the B-mode polarization at large angular scales and to measure the tensor-to-scaler ratio r with an accuracy less than 0.001, exploring the energy scale of the inflation. In order to mitigate the system 1/f noise and systematics, we plan to use continuous rotating half-wave plates (HWPs) as a polarization modulator at each aperture of two telescopes. One of the telescopes, called a low frequency telescope (LFT), covers the frequency range from 34 to 270 GHz, requiring the HWP to have a high modulation efficiency in the wide bandwidth. We employ a Pancharatnam-type achromatic HWP (AHWP) to achieve the broadband coverage. The AHWP consists of nine layer stacked HWPs with the optic axes mutually rotated by the angles optimized for the LFT bandwidth. In this paper, we report our development status of the nine layer AHWP and measurement results on the modulation efficiency and the phase as a function of frequency.

    DOI: 10.1117/12.2312431

    Web of Science

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  • Design and development of a polarization modulator unit based on a continuous rotating half-wave plate for LiteBIRD

    Yuki Sakurai, Tomotake Matsumura, Nobuhiko Katayama, Hiroaki Imada, Kunimoto Komatsu, Hiroaki Kanai, Ryota Takaku, Shinya Shugiyama, Tommaso Ghigna, Teruhito Iida, Hajime Sugai, Hiroyuki Ohsaki, Yutaka Terao, Toshiki Shimomura, Kuniaki Konishi, Haruyuki Sakurai, Junji Yumoto, Muneyoshi Maki, Junichi Suzuki, Hirokazu Ishino, Shogo Nakamura, Akito Kusaka, Charles Hill, Masashi Hazumi, Hirokazu Kataza, Shin Utsunomiya, Ryo Yamamoto, Makoto Tashiro, Yukikatsu Terada

    MILLIMETER, SUBMILLIMETER, AND FAR-INFRARED DETECTORS AND INSTRUMENTATION FOR ASTRONOMY IX   10708   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING  

    We present our design and development of a polarization modulator unit (PMU) for LiteBIRD space mission. LiteBIRD is a next generation cosmic microwave background (CMB) polarization satellite to measure the primordial B-mode. The science goal of LiteBIRD is to measure the tensor-to-scalar ratio with the sensitivity of delta r < 10(-3) The baseline design of LiteBIRD is to employ the PMU based on a continuous rotating half-wave plate (HWP) at a telescope aperture with a diameter of 400 mm. It is an essential for LiteBIRD to achieve the science goal because it significantly reduces detector noise and systematic uncertainties. The LiteBIRD PMU consists of a multi-layered sapphire as a broadband achromatic HWP and a mechanism to continuously rotate it at 88 rpm. The whole system is maintained at below 10K to minimize the thermal emission from the HWP. In this paper, we discuss the current development status of the broadband achromatic HWP and the cryogenic rotation mechanism.

    DOI: 10.1117/12.2312391

    Web of Science

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  • Concept Study of Optical Configurations for High-Frequency Telescope for LiteBIRD 査読

    Hasebe, T., others

    J. Low Temp. Phys.   193 ( 5-6 )   841 - 850   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER/PLENUM PUBLISHERS  

    The high-frequency telescope for LiteBIRD is designed with refractive and reflective optics. In order to improve sensitivity, this paper suggests the new optical configurations of the HFT which have approximately 7 times larger focal planes than that of the original design. The sensitivities of both the designs are compared, and the requirement of anti-reflection (AR) coating on the lens for the refractive option is derived. We also present the simulation result of a sub-wavelength AR structure on both surfaces of silicon, which shows a band-averaged reflection of 1.1-3.2% at 101-448 GHz.

    DOI: 10.1007/s10909-018-1915-2

    Web of Science

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  • Thermal analysis of a prototype cryogenic polarization modulator for use in a space-borne CMB polarization experiment 査読

    278   012011 - 012011   2017年12月

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  • Vibrational characteristics of a superconducting magnetic bearing employed for a prototype polarization modulator 査読

    871   012091 - 012091   2017年7月

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  • Estimation of the Heat Dissipation and the Rotor Temperature of Superconducting Magnetic Bearing Below 10 K 査読

    27 ( 4 )   1 - 4   2017年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/tasc.2017.2672688

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  • Trade-off studies on LiteBIRD reflectors

    Hajime Sugai, Tomotake Matsumura, Junichi Suzuki, Muneyoshi Maki, Mitsugu Hosumi, Masashi Hazumi, Nobuhiko Katayama, Shin Utsunomiya, Shingo Kashima, Yuki Sakurai, Hiroaki Imada, Hirokazu Ishino, Takenori Fujii

    MATERIAL TECHNOLOGIES AND APPLICATIONS TO OPTICS, STRUCTURES, COMPONENTS, AND SUB-SYSTEMS III   10372   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING  

    The LiteBIRD satellite aims at detecting a signature imprinted on the cosmic microwave background (CMB) by the primordial gravitational wave predicted in inflation, which is an exponentially expanding era before the hot big bang. The extraction of such weak spiral polarization patterns requires the precise subtraction of our Galaxy's foreground emission such as the synchrotron and the dust emission. In order to separate them from the CMB by using their spectral shape differences, LiteBIRD covers a wide range of observing frequencies. The main telescope, Low Frequency Telescope (LFT), covers the CMB peak frequencies as well as the synchrotron emission. Based on the required sizes of optical elements in the LFT, an order of one meter, the telescope will consist of reflectors rather than lenses since the latter is limited in size availabilities of the corresponding materials. The image quality analysis provides the requirements of reflector surface shape errors within 30um rms. The requirement on surface roughness of 2um rms is determined from the reflectance requirement. Based on these requirements, we have carried out tradeoff studies on materials used for reflectors and their support structures. One possibility is to athermalize with aluminum, with the expected thermal contract of 0.4% from room temperature to 4-10 K. Another possibility is CFRP with cyanate resin, which is lighter and has negligibly small thermal contraction. For the reflector surface shape measurements including in low temperature, photogrammetry is a strong candidate with suitable accuracy and dynamic range of measurements.

    DOI: 10.1117/12.2273765

    Web of Science

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  • Numerical analysis of fundamental characteristics of superconducting magnetic bearings for a polarization modulator 査読

    Terachi Yusuke, Terao Yutaka, Ohsaki Hiroyuki, Sakurai Yuki, Matsumura Tomotake, Sugai Hajime, Utsunomiya Shin, Kataza Hirokazu, Yamamoto Ryo

    29TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERCONDUCTIVITY   871   012094 - 012094   2017年

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  • Magnetically coupled gear based drive mechanism for contactless continuous rotation using superconducting magnetic bearing below 10 K

    T. Matsumura, Y. Sakurai, H. Kataza, S. Utsunomiya, R. Yamamoto

    PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS   530   138 - 141   2016年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    We present the design and mechanical performances of a magnetically coupled gear mechanism to drive a levitating rotor magnet of a superconducting magnetic bearing (SMB). The SMB consists of a ring-shaped high-temperature superconducting array (YBCO) and a ring-shaped permanent magnet. This rotational system is designed to operate below 10 K, and thus the design philosophy is to minimize any potential source of heat dissipation. While an SMB provides only a functionality of namely a bearing, it requires a mechanism to drive a rotational motion. We introduce a simple implementation of a magnetically coupled gears between a stator and a rotor. This enables to achieve enough torque to drive a levitating rotor without slip at the rotation frequency of about 1 Hz below 10 K. The rotational variation between the rotor and the drive gear is synchronised within sigma = 0. 019 Hz. The development of this mechanism is a part of the program to develop a testbed in order to evaluate a prototype half-wave plate based polarization modulator for future space missions. The successful development allows this modulator to be a candidate for an instrument to probe the cosmic inflation by measuring the cosmic microwave background polarization. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.physc.2016.07.003

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  • Identification and energy calibration of hadronically decaying tau leptons with the ATLAS experiment in pp collisions at $$\sqrt{s}=8$$ s = 8 $$\,\hbox {TeV}$$ TeV 査読

    75 ( 7 )   2015年7月

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  • Evidence for the Higgs-boson Yukawa coupling to tau leptons with the ATLAS detector 査読

    2015 ( 4 )   2015年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/jhep04(2015)117

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    その他リンク: http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/JHEP04(2015)117.pdf

  • Combination of searches for the Higgs boson using the full CDF data set 査読

    88 ( 5 )   2013年9月

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  • Search for a Low-Mass Standard Model Higgs Boson in theττDecay Channel inpp¯Collisions ats=1.96  TeV 査読

    108 ( 18 )   2012年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1103/physrevlett.108.181804

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    その他リンク: http://link.aps.org/article/10.1103/PhysRevLett.108.181804

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MISC

  • Design of frequency independent optic-axis Pancharatnam based achromatic half-wave plate

    Kunimoto Komatsu, Hirokazu Ishino, Nobuhiko Katayama, Tomotake Matsumura, Yuki Sakurai

    2021年5月

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    Pancharatnam based achromatic half-wave plate (AHWP) achieves high
    polarization efficiency over broadband. It generally comes with a feature of
    which the optic-axis of AHWP has dependence of the electromagnetic frequency of
    the incident radiation. When the AHWP is used to measure the incident polarized
    radiation with a finite detection bandwidth, this frequency dependence causes
    an uncertainty in the determination of the polarization angle due to the
    limited knowledge of a detection band shape and a source spectral shape. To
    mitigate this problem, we propose new designs of the AHWP that eliminate the
    frequency dependent optic-axis over the bandwidth and maintain high modulation
    efficiency. We carried out the optimization by tuning the relative angles among
    the individual half-wave plates of the five- and nine-layer AHWPs. The
    optimized set of the relative angles achieves the frequency independent
    optic-axis over the fractional bandwidth of 1.3 and 1.5 for the five- and
    nine-layer AHWPs, respectively. We also study the susceptibility of the
    alignment accuracy to the polarization efficiency and the frequency independent
    optic-axis, which provides a design guidance for each application.

    arXiv

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    その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2105.05561v1

  • CMB偏光観測衛星LiteBIRDミッション定義フェーズ IV

    堂谷忠靖, 篠崎慶亮, 関本裕太郎, 高倉隼人, 辻本匡弘, 長谷部孝, 満田和久, 永田竜, 羽澄昌史, 南雄人, 片山伸彦, 桜井雄基, 菅井肇, 高倉理, 松村知岳, 石野宏和, 魚住聖, 鹿島伸悟, 小松英一郎

    日本天文学会年会講演予稿集   2020   2020年

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  • 宇宙マイクロ波背景放射偏光観測衛星LiteBIRDの概要と開発状況

    堂谷忠靖, 関本裕太郎, 篠崎慶亮, 辻本匡弘, 小栗秀悟, 長谷部孝, 永田竜, 羽澄昌史, 南雄人, 長谷川雅也, DE HAAN Tijmen, 長崎岳人, 片山伸彦, 松村知岳, 桜井雄基, 今田大皓, 石野宏和, STEVER Samantha Lynn, 鹿島伸悟, 小松英一郎

    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM)   64th   2020年

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  • Demonstration of anti-reflective structures over a large area for CMB polarization experiments

    Takaku, Ryota, others

    Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng.   11453   2020年

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    出版者・発行元:SPIE  

    DOI: 10.1117/12.2562028

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  • 超電導磁気軸受の電磁界解析ための有限要素法解析手法とモデルの検討

    榎田壽史, 石田裕亮, 大崎博之, 寺尾悠, 松村知岳, 櫻井雄基, 菅井肇, 片山伸彦

    電気学会全国大会講演論文集(CD-ROM)   2020   2020年

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  • 超短パルスレーザーを用いたCMB偏光観測衛星LiteBIRDのためのサファイア広帯域反射防止構造の大面積加工とその光学評価

    高久諒太, 松村知岳, 櫻井治之, 小西邦昭, 今田大皓, HANANY Shaul, YOUNG Karl, WEN Qi, 桜井雄基, 片山伸彦, 満田和久, 山崎典子, 小松国幹, 石野宏和, 湯本潤司, 五神真

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   75 ( 1 )   2020年

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  • Evaluation of reconstructed angular error of a continuous rotating HWP for LiteBIRD

    Sugiyama, Shinya, others

    Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng.   11443   2020年

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  • The Simons Observatory: Astro2020 Decadal Project Whitepaper

    The Simons Observatory Collaboration, Maximilian H. Abitbol, Shunsuke Adachi, Peter Ade, James Aguirre, Zeeshan Ahmed, Simone Aiola, Aamir Ali, David Alonso, Marcelo A. Alvarez, Kam Arnold, Peter Ashton, Zachary Atkins, Jason Austermann, Humna Awan, Carlo Baccigalupi, Taylor Baildon, Anton Baleato Lizancos, Darcy Barron, Nick Battaglia, Richard Battye, Eric Baxter, Andrew Bazarko, James A. Beall, Rachel Bean, Dominic Beck, Shawn Beckman, Benjamin Beringue, Tanay Bhandarkar, Sanah Bhimani, Federico Bianchini, Steven Boada, David Boettger, Boris Bolliet, J. Richard Bond, Julian Borrill, Michael L. Brown, Sarah Marie Bruno, Sean Bryan, Erminia Calabrese, Victoria Calafut, Paolo Calisse, Julien Carron, Fred. M Carl, Juan Cayuso, Anthony Challinor, Grace Chesmore, Yuji Chinone, Jens Chluba, Hsiao-Mei Sherry Cho, Steve Choi, Susan Clark, Philip Clarke, Carlo Contaldi, Gabriele Coppi, Nicholas F. Cothard, Kevin Coughlin, Will Coulton, Devin Crichton, Kevin D. Crowley, Kevin T. Crowley, Ari Cukierman, John M. D'Ewart, Rolando Dünner, Tijmen de Haan, Mark Devlin, Simon Dicker, Bradley Dober, Cody J. Duell, Shannon Duff, Adri Duivenvoorden, Jo Dunkley, Hamza El Bouhargani, Josquin Errard, Giulio Fabbian, Stephen Feeney, James Fergusson, Simone Ferraro, Pedro Fluxà, Katherine Freese, Josef C. Frisch, Andrei Frolov, George Fuller, Nicholas Galitzki, Patricio A. Gallardo, Jose Tomas Galvez Ghersi, Jiansong Gao, Eric Gawiser, Martina Gerbino, Vera Gluscevic, Neil Goeckner-Wald, Joseph Golec, Sam Gordon, Megan Gralla, Daniel Green, Arpi Grigorian, John Groh, Chris Groppi, Yilun Guan, Jon E. Gudmundsson, Mark Halpern, Dongwon Han, Peter Hargrave, Kathleen Harrington, Masaya Hasegawa, Matthew Hasselfield, Makoto Hattori, Victor Haynes, Masashi Hazumi, Erin Healy, Shawn W. Henderson, Brandon Hensley, Carlos Hervias-Caimapo, Charles A. Hill, J. Colin Hill, Gene Hilton, Matt Hilton, Adam D. Hincks, Gary Hinshaw, Renée Hložek, Shirley Ho, Shuay-Pwu Patty Ho, Thuong D. Hoang, Jonathan Hoh, Selim C. Hotinli, Zhiqi Huang, Johannes Hubmayr, Kevin Huffenberger, John P. Hughes, Anna Ijjas, Margaret Ikape, Kent Irwin, Andrew H. Jaffe, Bhuvnesh Jain, Oliver Jeong, Matthew Johnson, Daisuke Kaneko, Ethan D. Karpel, Nobuhiko Katayama, Brian Keating, Reijo Keskitalo, Theodore Kisner, Kenji Kiuchi, Jeff Klein, Kenda Knowles, Anna Kofman, Brian Koopman, Arthur Kosowsky, Nicoletta Krachmalnicoff, Akito Kusaka, Phil LaPlante, Jacob Lashner, Adrian Lee, Eunseong Lee, Antony Lewis, Yaqiong Li, Zack Li, Michele Limon, Eric Linder, Jia Liu, Carlos Lopez-Caraballo, Thibaut Louis, Marius Lungu, Mathew Madhavacheril, Daisy Mak, Felipe Maldonado, Hamdi Mani, Ben Mates, Frederick Matsuda, Loïc Maurin, Phil Mauskopf, Andrew May, Nialh McCallum, Heather McCarrick, Chris McKenney, Jeff McMahon, P. Daniel Meerburg, James Mertens, Joel Meyers, Amber Miller, Mark Mirmelstein, Kavilan Moodley, Jenna Moore, Moritz Munchmeyer, Charles Munson, Masaaki Murata, Sigurd Naess, Toshiya Namikawa, Federico Nati, Martin Navaroli, Laura Newburgh, Ho Nam Nguyen, Andrina Nicola, Mike Niemack, Haruki Nishino, Yume Nishinomiya, John Orlowski-Scherer, Luca Pagano, Bruce Partridge, Francesca Perrotta, Phumlani Phakathi, Lucio Piccirillo, Elena Pierpaoli, Giampaolo Pisano, Davide Poletti, Roberto Puddu, Giuseppe Puglisi, Chris Raum, Christian L. Reichardt, Mathieu Remazeilles, Yoel Rephaeli, Dominik Riechers, Felipe Rojas, Aditya Rotti, Anirban Roy, Sharon Sadeh, Yuki Sakurai, Maria Salatino, Mayuri Sathyanarayana Rao, Lauren Saunders, Emmanuel Schaan, Marcel Schmittfull, Neelima Sehgal, Joseph Seibert, Uros Seljak, Paul Shellard, Blake Sherwin, Meir Shimon, Carlos Sierra, Jonathan Sievers, Cristobal Sifon, Precious Sikhosana, Maximiliano Silva-Feaver, Sara M. Simon, Adrian Sinclair, Kendrick Smith, Wuhyun Sohn, Rita Sonka, David Spergel, Jacob Spisak, Suzanne T. Staggs, George Stein, Jason R. Stevens, Radek Stompor, Aritoki Suzuki, Osamu Tajima, Satoru Takakura, Grant Teply, Daniel B. Thomas, Ben Thorne, Robert Thornton, Hy Trac, Jesse Treu, Calvin Tsai, Carole Tucker, Joel Ullom, Sunny Vagnozzi, Alexander van Engelen, Jeff Van Lanen, Daniel D. Van Winkle, Eve M. Vavagiakis, Clara Vergès, Michael Vissers, Kasey Wagoner, Samantha Walker, Yuhan Wang, Jon Ward, Ben Westbrook, Nathan Whitehorn, Jason Williams, Joel Williams, Edward Wollack, Zhilei Xu, Siavash Yasini, Edward Young, Byeonghee Yu, Cyndia Yu, Fernando Zago, Mario Zannoni, Hezi Zhang, Kaiwen Zheng, Ningfeng Zhu, Andrea Zonca

    2019年7月

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    The Simons Observatory (SO) is a ground-based cosmic microwave background
    (CMB) experiment sited on Cerro Toco in the Atacama Desert in Chile that
    promises to provide breakthrough discoveries in fundamental physics, cosmology,
    and astrophysics. Supported by the Simons Foundation, the Heising-Simons
    Foundation, and with contributions from collaborating institutions, SO will see
    first light in 2021 and start a five year survey in 2022. SO has 287
    collaborators from 12 countries and 53 institutions, including 85 students and
    90 postdocs.
    The SO experiment in its currently funded form ('SO-Nominal') consists of
    three 0.4 m Small Aperture Telescopes (SATs) and one 6 m Large Aperture
    Telescope (LAT). Optimized for minimizing systematic errors in polarization
    measurements at large angular scales, the SATs will perform a deep,
    degree-scale survey of 10% of the sky to search for the signature of primordial
    gravitational waves. The LAT will survey 40% of the sky with arc-minute
    resolution. These observations will measure (or limit) the sum of neutrino
    masses, search for light relics, measure the early behavior of Dark Energy, and
    refine our understanding of the intergalactic medium, clusters and the role of
    feedback in galaxy formation.
    With up to ten times the sensitivity and five times the angular resolution of
    the Planck satellite, and roughly an order of magnitude increase in mapping
    speed over currently operating ("Stage 3") experiments, SO will measure the CMB
    temperature and polarization fluctuations to exquisite precision in six
    frequency bands from 27 to 280 GHz. SO will rapidly advance CMB science while
    informing the design of future observatories such as CMB-S4.

    arXiv

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    その他リンク: http://arxiv.org/pdf/1907.08284v1

  • CMB偏光観測衛星LiteBIRDミッション定義フェーズ III

    関本裕太郎, 堂谷忠靖, 篠崎慶亮, 高倉隼人, 辻本匡弘, 長谷部孝, 満田和久, 永田竜, 羽澄昌史, 南雄人, 片山伸彦, 桜井雄基, 菅井肇, 高倉理, 松村知岳, 石野宏和, 魚住聖, 鹿島伸悟, 小松英一郎, 今田大皓

    日本天文学会年会講演予稿集   2019   2019年

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  • 超短パルスレーザーを用いたLiteBIRD波長板用広帯域モスアイ反射防止構造の小径試料の作製と光学的評価

    高久諒太, 松村知岳, 櫻井治之, 小西邦昭, 今田大皓, 桜井雄基, 片山伸彦, 満田和久, 山崎典子, 小松国幹, 石野宏和, 湯本潤司, 五神真

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   74 ( 1 )   2019年

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  • LiteBIRDに搭載される偏光変調器のための超電導磁気軸受と同期モータの回転損失

    榎田壽史, 廣田幸真, 大崎博之, 寺尾悠, 松村知岳, 櫻井雄基, 菅井肇, 片山伸彦

    電磁力関連のダイナミクスシンポジウム講演論文集   31st (CD-ROM)   2019年

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  • フェムト秒レーザー加工によるテラヘルツ波反射防止モスアイ構造の作製

    櫻井治之, 根本夏紀, 小西邦昭, 桜井雄基, 片山伸彦, 松村知岳, 湯本潤司, 五神真

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   65th   2018年

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  • 宇宙マイクロ波背景放射偏光観測衛星LiteBIRDのための偏光変調器の開発

    松村知岳, 櫻井雄基, 飯田光人, 宇都宮真, 大崎博之, 片山伸彦, 五神真, 小西邦昭, 小林洋平, 菅井肇, 高久諒太, 高倉理, 櫻井治之, 寺尾悠, 廣田幸真, 湯本潤司, 小木曽望, 石野宏和, 小松国幹, 川崎健夫, 渡邊尚貴, 鈴木純一, 羽澄昌史, 牧宗慶, 杉山真也, 田代信, 寺田幸功, 満田和久, 中村正吾, 今田大皓, 石村康生

    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM)   62nd   2018年

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  • 宇宙マイクロ波背景放射Bモード偏光観測衛星LiteBIRDの偏光変調器の開発概要

    片山伸彦, 松村知岳, 桜井雄基, 菅井肇, 飯田輝人, 大崎博之, 寺尾悠, 下村俊貴, 小林洋平, 小西邦昭, 櫻井治之, 湯本潤司, 五神真, 今田大皓, 山本亮, 宇都宮真, 片宏一, 羽澄昌史, 石野宏和, 小松国幹, 中村正吾, 高久諒太, 金井啓晃

    日本天文学会年会講演予稿集   2017   2017年

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  • Optical designing of LiteBIRD

    Hajime Sugai, Shingo Kashima, Kimihiro Kimura, Tomotake Matsumura, Masanori Inoue, Makoto Ito, Toshiyuki Nishibori, Yutaro Sekimoto, Hirokazu Ishino, Yuki Sakurai, Hiroaki Imada, Takenori Fujii

    Space Telescopes and Instrumentation 2016: Optical, Infrared, and Millimeter Wave   2016年7月

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(国際会議プロシーディングズ)   出版者・発行元:SPIE  

    DOI: 10.1117/12.2232008

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  • The ATLAS Tau Trigger Performance during LHC Run 1 and Prospects for Run 2 査読

    Yuki Sakurai

    2014年9月

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(国際会議プロシーディングズ)  

    Triggering on hadronic tau decays is essential for a wide variety of analyses
    of interesting physics processes at ATLAS. The ATLAS tau trigger combines
    information from the tracking detectors and calorimeters to identify the
    signature of hadronically decaying tau leptons. In Run 2 operation expected to
    start in 2015, the trigger strategies will become more important than ever
    before. In this paper, the tau trigger performance during Run 1 is summarized
    and also an overview of the developments of Run 2 tau trigger strategy is
    presented.

    arXiv

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    その他リンク: http://arxiv.org/pdf/1409.2699v1

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受賞

  • 若手奨励賞

    2017年3月   日本物理学会   Evidence for the Higgs boson in the τ+τ− final state and its CP measurement in proton-proton collisions with the ATLAS detector

    櫻井雄基

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  • 高エネルギー物理学奨励賞受賞者

    2016年10月   高エネルギー物理学研究者会議   Evidence for the Higgs boson in the τ+τ- final state and its CP measurement in proton-proton collisions with the ATLAS detedtor

    櫻井雄基

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共同研究・競争的資金等の研究

  • ビッグバンの起源を探る-最先端の超伝導技術と史上最大の望遠鏡群で挑むCMB測定

    研究課題/領域番号:19H00674  2019年04月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    日下 暁人, 櫻井 雄基, 片山 伸彦, 木内 健司, 茅根 裕司, 長谷川 雅也

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    配分額:44720000円 ( 直接経費:34400000円 、 間接経費:10320000円 )

    我々は、ビッグバンの起源として有力とされる初期宇宙インフレーションを探るべく、史上最大の宇宙マイクロ波背景放射観測用望遠鏡群となるSimons Observatory実験を遂行している。本研究においては、この実験でインフレーションの信号が現れるとされる大きな角度スケール(2~10度)での測定精度を大幅に改善する「連続回転式低温半波長板」を中心とした研究開発を行う。具体的には、Simons Observatoryによるインフレーション探索の成否を決める低温半波長板システムを作成し、また半波長板システムに焦点を当ててデータ解析を行い、解析手法を確立する。初年度においては、半波長板システム1号機を完成させ、評価を進めた。超伝導浮遊式ベアリングを用いた回転機構における摩擦やノイズ源となる磁場について、設計通りの性能が達成されたことを確認した。この一号機について、Simons Observatoryにおける一台目望遠鏡への統合作業を開始し、統合されたシステムにおいても主要な性能測定と実証を概ね完了した。迷光を防ぐなどの光学設計も進め、半波長板光学素子であるサファイアの組み込みについても設計と作成を進めた。このサファイアに施す防反射加工に関しても、研究開発を進めている。また、2号機以降の作成への準備を進めており、特にそれに用いるクライオスタットの作成も当初の計画以上に進展した。データ解析への準備も進め、一号機からの試験データの解析をすぐに始められる。

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  • CMB偏光観測実験における偏光変調器に用いる半波長板の極低温偏光特性測定

    研究課題/領域番号:19K14732  2019年04月 - 2022年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    櫻井 雄基

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    本研究の目的は、偏光変調器の主要部である半波長板の極低温環境下における偏光特性を広帯域かつ高精度で測定することである。宇宙のインフレーションを探索するCMB偏光観測実験の高感度化のためには、半波長板の特に低温での偏光特性を十分に理解することが不可欠である。本研究では、半波長板の極低温環境下における偏光特性を広帯域かつ高精度で測定することを目的としている。
    本年度は、ベクトルネットワークアナライザー(VNA)を用いた常温測定システムの設計と構築を行った。測定にはフリースペース法を用い、VNAとホーンアンテナと放物線鏡を組み合わせて測定を行う。測定システム評価のため、ホーンアンテナ単独、及び放物線鏡を組み合わせた場合でのXYZステージを使用したビームパターンの測定と評価を行った。これらを基に、透過率と反射率を測定するシステムを構築した。また、変調効率の測定のための常温回転ステージを組み合わせたシステムの構築も行った。
    また、低温光学測定システムに向け、極低温回転機構を搭載したクライオスタットと構築した光学測定システムを統合する光学、熱、機械的設計を行った。機械設計は完了しており、光学窓を設置した状態での温度環境を担保するため、クライオスタットの改修部品も調達した。その他、次年度に向けた必要部品の調達も一部完了している。
    本年度の設計・開発を基に、来年度の低温光学測定に向けた設計最適化と調達を順次進めている。

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  • インフレーション探索に向けた半波長板変調式超電導転移端偏光計望遠鏡の開発

    研究課題/領域番号:18KK0083  2018年10月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    松村 知岳, 高倉 理, 片山 伸彦, 櫻井 雄基, 石野 宏和

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    配分額:17810000円 ( 直接経費:13700000円 、 間接経費:4110000円 )

    CMBの偏光観測はインフレーション由来の原始重力波が生み出すBモード偏光パターンに対して感度を持つ。現在、その発見に向けて世界的に熾烈な競争が行われている。特に、衛星による観測は大気の影響がなく、また全天観測が広帯域にて可能であり、実験感度 r~0.001にて代表的なsingle-field slow-rollインレフーションモデルの検証が期待されている。しかし、衛星観測のための観測機器として鍵となる偏光変調器と焦点面超電導遷移端検出器アレイを組み合わせた開発は世界的に未開拓である。 本提案にて米国およびフランスとの共同研究により、衛星を目的とした焦点面超電導遷移端検出器アレイ、高精度偏光特性検証試験、飛翔体観測の知見を取り込むことで、世界に先駆け変調式超電導転移端偏光計望遠鏡の開発を行い、インフレーション仮説の検証を目的としたCMB偏光観測衛星実験の実現性を示す。研究実績の概要として超電導遷移端検出器のモデリング及び単一素子として直流SQUIDを用いた検出器試験環境の構築及び検出器性能評価試験、そしてシステム試験のための設計を行った。超電導遷移端検出器を100mKに冷却し、電流バイアスを変化させることにより検出器の応答性を確認することにより、検出器の時定数を実測した。検出器モデルを構築し、試験結果との整合性を確認した。この成果はイタリアミラノ にて開催された国際学会Low Temperature Detectorにて報告した。また、フランスとの共同研究の発展から、飛翔体観測である気球実験PILOTに参加した。これは遠赤外波長にてダストの偏光観測を行う実験である。偏光変調器と極低温検出器を採用しており、本研究にて開発想定している気球観測システムに類似する。カナダより放球し24時間の飛翔観測に参加し、リアルタイムデータモニターを担当した。現在、データ解析に参加している。

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  • 宇宙マイクロ波背景放射偏光観測における偏光変調器のための低温連続回転機構の開発

    研究課題/領域番号:17K14272  2017年04月 - 2019年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    櫻井 雄基

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    宇宙のインフレーション理論の実証は、現代物理学の最重要課題の一つである。偏光変調器は、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)偏光観測における系統誤差の大幅な軽減を可能にするため、インフレーション探索の鍵となる装置である。本研究の目的は、偏光変調器に使用する極低温回転機構を開発し、10K以下での安定的かつ低発熱な動作の確立である。低発熱化のための開発を行った超伝導磁気軸受と同期モーターを導入した小型、及び実機サイズの回転機構試作機を作製し、その性能評価を行った。これにより、衛星、及び地上実験に実際に使用する偏光変調器の性能要求を満たす極低温回転機構の実現性を示した。

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  • インフレーション宇宙探索のための低温広帯域偏光変調器の開発

    研究課題/領域番号:15H05441  2015年04月 - 2018年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(A)  若手研究(A)

    松村 知岳, 片山 伸彦, 櫻井 雄基, 大崎 博之

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    配分額:23790000円 ( 直接経費:18300000円 、 間接経費:5490000円 )

    インフレーション仮説は宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の偏光観測にて検証が可能である。偏光詳細観測にて鍵となる偏光変調器の開発を行なった。この仮説検証に求められる感度はナノケルビン程度の微弱な揺らぎであり、偏光変調器を導入することで装置由来の擬似偏光信号と縮退を解く。広帯域かつ低温にて半波長板を連続回転させるという挑戦的な開発項目がある中で、サファイア半波長板へのモスアイ加工により1:8の広帯域反射防止の実証、また超電導磁気軸受を用いた連続回転機構の開発を行なった。CMB偏光観測で求められる偏光編長期の光学、熱、機械的特性の要素技術評価を行い、インフレーション探索の装置として実現性を示した。

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  • ATLAS実験におけるタウ粒子に崩壊するヒッグス粒子の単独発見と湯川結合測定

    研究課題/領域番号:13J05637  2013年04月 - 2015年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    櫻井 雄基

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    配分額:2000000円 ( 直接経費:2000000円 )

    ATLAS/CMS実験によるボソン過程でのヒッグス粒子の発見以降、ヒッグス粒子の研究は、探索から性質測定に移行している。その中でフェルミオン(タウ粒子、ボトムクォーク等)過程での単独発見は現代の素粒子物理学の最重要課題の一つである。
    本研究では、フェルミオン過程で最も探索感度の高いH → ττ過程における直接探索を、ATLAS実験で2011、2012年に取得された全データを用いて行った。 特にタウ粒子のトリガー、同定効率、またフェイク事象の見積もり等に焦点を当て研究を行い、結果として信号有意度 4.3σ/3.4σ(実験値/予想値)を算出し、H → ττの実験的証拠(3σ以上)を観測することに成功した。
    また、上記のデータ解析の高感度領域を使用し、ヒッグス粒子の性質を検証するためCP(Charge-Parity)の測定にも着手した。CPの状態によってタウ粒子のスピン状態が変化することを利用し、タウ粒子対の崩壊面角度を再構成する基礎測定法を構築することに成功した。
    更に、2015年から運転を再開するATLAS Run-2 実験に向けたタウ粒子トリガーの開発を行った。高エネルギー、高輝度下で多量に発生するパイルアップ事象を効率的に除去し、安定したデータ取得を行うトリガーの開発、最適化、更にトリガーレートの算出に焦点を当てて研究を行った。実際に自ら開発を行ったトリガーがRun-2実験に挿入され、H → τ τの研究に使用される。また、2015年後半から挿入されるFTK (Fast Tracker) による更なるトリガー効率向上が期待できる。
    研究結果として H → τ τの実験的証拠の観測を達成し、今後のRun-2実験に向けたトリガー開発、及び性質測定法の構築まで研究を実施することができた。

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社会貢献活動

  • 宇宙のはじまりから現在までを音で聞こう

    役割:情報提供

    東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構  東京大学柏キャンパス一般公開2018  2018年10月26日 - 2018年10月27日

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    種別:施設一般公開

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