Searching for the stochastic background gravitational waves by evaluating the Earth's resonant magnetic noise in the international observatory network

通过评估国际天文台网络中的地球共振磁噪声来寻找随机背景引力波

• 批准号: 22K14062
• 负责人: 鷲見 貴生
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14062/
• 关键词: 背景重力波; シューマン共振; KAGRA; 地下実験; 環境磁場

地上での磁場観測に必要となる地物探査装置Metronix ADU08eを購入し、神岡地上におけるシューマン共振(磁場3軸、電場2軸)の連続観測を2022年8月より開始した。このデータを解析し、シューマン共振スペクトルのモデル化および振幅・共振周波数・Q値といったパラメーターの時間変化(日周・季節)を評価した。さらに、この実測に基づいたシューマン共振スペクトルの時間変化を考慮し、KAGRAとVirgoの2検出器による背景重力波探索感度の理論計算(フィッシャー解析)を行い、時間変動がない場合と比較した。KAGRAの地下実験サイトにおいては、過去の測定により地上よりもシューマン共振磁場が増幅されることが知られているが、本研究にて詳細な測定を行った。まずKAGRA施設内の様々な場所で磁場測定を行った結果、真空ダクト(1辺の長さ3km)からの距離に応じて磁場増幅率が変化することを確認した。同様の測定を、KAGRAと同じ山(神岡町池ノ山)の地下にあるプロトタイプ重力波検出器CLIO (1辺の長さ100m)の施設で行ったが、そこでは有意な磁場増幅は見られなかった。一方、イタリアの重力波検出器Virgo (KAGRAと同じく1辺の長さ3kmだが、地上の施設)でも同測定を実施し、有意な磁場増幅を確認した。以上により、KAGRA施設で見られていた磁場増幅は地下環境に起因するものではなく、3kmに渡る真空ダクトによって生じる現象であるということを突き止めた。KAGRAの重力波検出器(主干渉計)の環境磁場応答評価に向けては、雑音注入試験のためのコイル設計と磁場シミュレーションを行い、必要となるコイル用電線とパワーアンプの選定を行った。(購入には別予算を使用し、年度内に納品済み)

Metronix ADU 08e was purchased for ground magnetic field measurement. Continuous measurement of ground resonance (magnetic field 3 axis, electric field 2 axis) was started in August 2022. The analysis of this phenomenon, the resonance of the resonance, the variation of the resonance frequency, the Q value, the variation of the resonance frequency, and the variation of the resonance frequency. In this paper, the theoretical calculation of background gravity wave exploration sensitivity of KAGRA and Virgo 2 detectors is discussed. KAGRA's underground magnetic field was measured in detail. The magnetic field measurement results at the site of the KAGRA installation, the vacuum test (1 km long) and the magnetic field amplitude change were confirmed. The same measurement, KAGRA and the same mountain (Kamioka-cho Ikeyama) underground, the gravity wave detector CLIO (1 A gravity wave detector Virgo (KAGRA) is used to measure and determine the magnetic field amplitude. The magnetic field amplitude increases due to the above KAGRA installation, and the phenomenon of vacuum generation occurs due to the underground environment. Environmental magnetic field response evaluation of gravity wave detector (trunk meter) of KAGRA Purchase and utilization of products during the year

项目成果

重力波観測のためのシューマン共振モニター

用于引力波观测的舒曼共振监测仪

• 发表时间: 2023
• 作者: 鷲見貴生

European Gravitational Observatory/Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(イタリア)

欧洲引力观测站/国家核能研究所（意大利）