重力波検出器のための量子雑音の低減

引力波探测器的量子降噪

基本信息

  • 批准号:
    11F01324
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2011 至 2013
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

当該年度には以下の研究を実施した。(1)鏡は吊り下げらており、原理的には揺れがおさまれば、常に一定の平衡状態の姿勢が再現されるはずである。しかし、我々の吊り下げ鏡は、大きな揺れにより平衡状態が変化したり、また時間がたつと姿勢が変化したりして、干渉計を安定に動作させることが困難であった。そこで様々なテストを行った結果、鏡とワイヤーの接触点を規定するクランプに問題があることが判明した。そこで、ワイヤーのクランプ機構を改良したところ、吊り下げ鏡の姿勢は安定になった。(2)輻射圧の反バネ効果は、20mg鏡の角度不安定性を引き起こすことが分かっている。これに対し、我々は、1インチ鏡の姿勢制御を行うことによりこの不安定性を回避する方法を検討してきた。複雑な制御トポロジーを持つこのシステムについて適切なモデルを構築しそれを使いシミュレーションを行ったところ、以前に得られた実験結果を非常にうまく説明することに成功した。(3)改善された吊り下げ鏡を用い、光共振器を動作させたのだが、実験室の振動が大きく、安定な動作が困難であった。実験室内の振動レベルを測定したところ、数ヘルツの周波数で、引っ越し前に実験を行っていた場所と比べ数倍程度大きく、それにより鏡の姿勢が揺らぎ、昼間は全く動作状態に追い込むことができず、深夜にかろうじて短時間の動作が可能となるような状況であった。(4)装置の振動レベルを抑えるため、より強力な防振システムの開発を行っている。具体的には、装置全体を振り子で吊るし、磁石を用いた渦電流によって共振周波数での揺れを抑える。(5)周期的微小重力環境については、断続的なデータの解析方法を確立した。実験装置に関する種々の改良を行った。いろいろな想定外の困難のため、当初の計画通りには進まなかったが、最終目標に向かって一歩進むことはできたと思われる。
当年进行了以下研究。 (1)镜子是悬浮的,原则上一旦晃动停止,它应该总是能够再现某种平衡姿势。然而,对于我们的挂镜来说,由于较大的晃动,平衡状态发生变化,并且姿态随着时间的推移而变化,使得干涉仪难以稳定操作。经过各种测试,发现定义镜子和电线之间接触点的夹具存在问题。因此,通过改进夹线机构,使挂镜的姿态变得稳定。 (2) 已知辐射压力的反弹簧效应会导致 20 mg 镜的角度不稳定。另一方面,我们一直在研究一种通过控制1英寸镜子的姿态来避免这种不稳定性的方法。通过为这个具有复杂控制拓扑的系统构建适当的模型,并使用它进行仿真,我们能够很好地解释之前获得的实验结果。 (3)采用改进的挂镜来操作光学谐振腔,但实验室振动较大,稳定操作困难。当我们在实验室测量振动水平时,我们发现它的频率有几赫兹,比我们移动之前进行实验的地方声音大了好几倍。这导致镜子的姿态发生波动,我们无法迫使它在白天运行,这种情况几乎不可能在深夜运行。 (4)我们正在开发更强大的隔振系统,以抑制设备的振动水平。具体来说,整个装置由钟摆悬挂,并利用磁铁的涡流来抑制谐振频率下的摆动。 (5)针对周期性微重力环境,建立了间歇性数据分析方法。对实验设备进行了各种改进。由于各种意想不到的困难,事情并没有按计划进行,但似乎我们已经朝着最终的目标迈出了一步。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Juggling interferometer for the detection of gravitational waves
用于探测引力波的杂耍干涉仪
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Daniel Friedrich;Hinata Kawamura;and Seiji Kawamura
  • 通讯作者:
    and Seiji Kawamura
輻射圧を利用した量子効率の精密測定(2)
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. B. Qin;Q;H. Fan;et al.;我妻一博
  • 通讯作者:
    我妻一博
Juggling interferometer for the detection of gravitational waves II
用于探测引力波的杂耍干涉仪 II
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Daniel Friedrich ;Hinata Kawamura ;Shigeki Hirobayashi;and Seiji Kawamura
  • 通讯作者:
    and Seiji Kawamura
レーザー干渉計重力波検出器における量子非破壊計測の研究XV
激光干涉引力波探测器无损量子测量研究 XV
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    阪田紫帆里;Daniel Friedrich;中野雅之;我妻一博;古澤明;川村静児
  • 通讯作者:
    川村静児
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    阪田 紫帆里;森岡 友子;Volker Leonhardt;川村 静児;佐藤 修一;沼田 健司;西澤 篤志;山崎 利孝;福嶋 美津広;古澤 明;菅本 晶夫;K. Hakuta
  • 通讯作者:
    K. Hakuta

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    $ 1.28万
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知道了