帯域可変型重力波検出器の開発

波段可调谐引力波探测器的研制

基本信息

批准号：
03J11153
负责人：
宗宮健太郎
金额：
$ 1.54万
依托单位：
National Astronomical Observatory of Japan (2004)The University of Tokyo (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

20世紀初頭にアインシュタインによって存在を予言された重力波は、その信号の微小さゆえ未だに直接検出に成功していない未知の物理である。本研究では、数年後に建設を予定している次世代の高感度検出器でこそ重力波を検出するべく、その設計を遂行してきた。重力波検出にはマイケルソン干渉計が用いられ、地面振動や熱雑音をさまざまな工夫で除去した結果、その検出感度は光の粒子性から生まれる量子雑音で制限される。量子雑音は重力波信号に対する干渉計応答を高めることで相対的に減らすことができるので、日本のLCGT計画を含めた次世代の検出器では、干渉計の出力ポートに共振器を組み、重力波信号を高周波帯で増幅して観測帯域を広げる方式が採用される。この方式が重力波検出に向けて多くの利点を生み出すと共に、干渉計全体の制御は従来のものより複雑になってくる。本研究では国立天文台のプロトタイプ実験で得られた知見を元に、解析シミュレーションなどを行なってLCGTの制御方法について検討を重ね、近いうちに結論が出るところまで至った。また、夏期にはカリフォルニア工科大にあるプロトタイプ干渉計の制御実験に参加し、新たな知見を得ると共に、光源雑音が干渉計に及ぼす影響の見積もりをするなど、実験の進展に貢献した。光源雑音に関しては、周波数雑音が輻射圧効果で鏡を揺らすという帯域可変型検出器特有の現象により、安定度に対する要請が高くなることが分かり、周波数安定度の向上が今後の課題として浮上した。

爱因斯坦在20世纪初就预言了引力波的存在，它是一种未知的物理现象，由于信号微小，目前尚未成功被直接探测到。在这项研究中，我们设计了下一代高灵敏度探测器，计划在未来几年内建造用于探测引力波。迈克尔逊干涉仪用于探测引力波，由于消除地面振动和热噪声的各种努力，其探测灵敏度受到光粒子性质产生的量子噪声的限制。通过增加干涉仪对引力波信号的响应可以相对降低量子噪声，因此下一代探测器，包括日本的LCGT项目，将在干涉仪的输出端口加入谐振器，以采用加宽的方法来探测引力波。通过放大高频带中的信号来观察频带。虽然这种方法为引力波探测提供了许多优势，但整个干涉仪的控制比传统方法更加复杂。在本研究中，我们根据日本国家天文台原型实验获得的知识进行了分析和模拟，并反复考虑了LCGT的控制方法，我们已经达到了近期将得出结论的地步。未来。此外，夏天期间，他参加了加州理工学院干涉仪原型机的控制实验，通过估计光源噪声对干涉仪的影响，获得了新知识并为实验的进展做出了贡献。关于光源噪声，由于频带可变检测器特有的现象，即频率噪声会因辐射压力效应而导致反射镜抖动，因此发现需要提高稳定性，因此提高频率稳定性已成为未来的课题。