帯域可変型干渉計による重力波検出器の高感度化

使用可变波段干涉仪提高引力波探测器的灵敏度

• 批准号: 14047220
• 负责人: 山崎 利孝
• 金额: $ 22.46万
• 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 Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14047220/
• 关键词: 重力波; レーザー干渉計; 帯域可変型干渉計

重力波は、アインシュタインの一般相対性理論によりその存在を予言された光速で伝わる時空のひずみであるが、未だ直接検出はなされていない。そこで現在、重力波検出を目的として、日本のTAMA300をはじめ、世界各地で大型重力波検出器の建設が行なわれている。それらに用いられる検出器は、主としてパワー・リサイクリング法を用いた広帯域型干渉計を基本設計としている。しかしながら、将来の重力波天文学の創成にとっては、ある帯域内で感度を高め、しかもその帯域を自由に変えることができる、いわゆる帯域可変型重力波アンテナの実現が必須と考えられている。そこで本研究ではこの帯域可変型重力波アンテナの開発を理論・実験両面で行なってきた。各項目ごとの平成17年度の成果は以下の通りである。(1)真空中でのつり下げ鏡を用いた帯域可変型干渉計実験前年度に開発した新しい信号取得方法の有用性を、4mプロトタイプ(広帯域動作)にて実験的に確認するために、実験装置の設計・改良を行なった。特に日本の将来計画であるLCGTのための確認実験であることから、従来は使用していなかったパワー・リサイクリング・ミラーも組み込むことになった。現在、新しい信号取得法につながる方法を用いて、ファブリペロー・マイケルソン・干渉計の動作の確認がなされたところである。(3)帯域可変型干渉計のための量子非破壊計測実験ファブリペロー・マイケルソン干渉計においてポンデロモーティブ・スクイージングを利用してホモダイン検波によって標準量子限界を打ち破る実験の設計を行なった。2mgの超低質量を持つミラーを用いることにより、鏡の熱雑音を標準量子限界以下に抑えることができることがわかった。(4)カリフォルニア工科大学との40m帯域可変型干渉計に関する共同研究パワー・リサイクリングを含む吊り下げミラーを用いた帯域可変型干渉計の狭帯域動作に成功した。また、帯域可変型干渉計の狭帯域動作に特有の現象である光バネ効果についても観測し、理論の正しさを証明した。

Gravity wave は, ア イ ン シ ュ タ イ ン の general theory seaborne に よ り そ の is を to say さ れ た light で 伝 わ る space-time の ひ ず み で あ る が, not だ directly 検 は な さ れ て い な い. そ こ で now, gravity wave 検 を purpose と し て, Japan の TAMA300 を は じ め, all over the world で large gravitational wave 検 extractor の line construction が な わ れ て い る. そ れ ら に with い ら れ る 検 extractor は, main と し て パ ワ ー · リ サ イ ク リ ン を グ method with い た hiroo 帯 domain type dry involved meter を basic design と し て い る. し か し な が ら, future の gravitational wave astronomy の chuang cheng に と っ て は, あ る 帯 domain with high を め で sensitivity and し か も そ の 帯 domain を free に - え る こ と が で き る, い わ ゆ る 帯 domain can be - gravity waves ア ン テ ナ の must be presently が と exam え ら れ て い る. そ こ で this study で は こ の 帯 domain can be - gravity waves ア ン テ ナ の open 発 を theory, be 験 struck line surface で な っ て き た. The achievements of each project in the year of ごと in Heisei 17 are である. Under (1) a vacuum で の つ り げ を lens with い た 帯 domain can be - dry involved meter be 験 before annual に open 発 し た new し method to obtain い の usefulness を, 4 m プ ロ ト タ イ プ (hiroo 帯 domain action) に て be 験 に confirm す る た め に, be 験 device の line design, improved を な っ た. Special に で Japan の future plan あ る LCGT の た め の confirmation be 験 で あ る こ と か ら, 従 は use し て い な か っ た パ ワ ー · リ サ イ ク リ ン グ · ミ ラ ー も group み 込 む こ と に な っ た. Now, new し い signal obtained method に つ な が を る method with い て, フ ァ ブ リ ペ ロ ー · マ イ ケ ル ソ ン, dry involved meter の action の confirm が な さ れ た と こ ろ で あ る. (3) 帯 domain can be - dry involved meter の た め の quantum non broken 壊 measuring be 験 フ ァ ブ リ ペ ロ ー · マ イ ケ ル ソ ン dry involved meter に お い て ポ ン デ ロ モ ー テ ィ ブ · ス ク イ ー ジ ン グ を using し て ホ モ ダ イ ン 検 wave に よ っ て standard quantum limit を ち to smash る be 験 の line design を な っ た. 2 mg の low quality を hold つ ミ ラ ー を with い る こ と に よ り, heat mirror の 雑 sound を standard quantum limit the following に え suppression る こ と が で き る こ と が わ か っ た. (4) カ リ フ ォ ル ニ ア engineering university と の 40 m 帯 domain can be - dry involved meter に masato す る joint research パ ワ ー · リ サ イ ク リ ン グ を containing む crane under り げ ミ ラ ー を with い た 帯 domain can be - dry involved meter の narrow 帯 domain action に successful し た. ま た, dry 帯 domain can be variations involved meter の narrow 帯 domain action に の phenomenon unique で あ る light バ ネ unseen fruit に つ い て も 観 し measurement, the theory is の し さ を prove し た.

项目成果

K.Somiya: "Photodetection Method Using Unbalanced Sidebands for Squeezed Quantum Noise in a Gravitational Wave Interferometer"Physical Review D. 67. 122001 (2003)

K.Somiya：“在引力波干涉仪中使用不平衡边带压缩量子噪声的光电检测方法”物理评论 D. 67. 122001 (2003)

Development of a Frequency-detuned Interferometer

频率失谐干涉仪的研制

• 期刊: Appl.Opt. (発表予定)
• 作者: K.Somiya;et al.
• 通讯作者: et al.

K.Somiya, et al.: "Induced Current Damping for the Suspension System of a Gravitational-Wave Detector"Review of Scientific Instruments. 73. 3942-3945 (2002)

K.Somiya 等人：“引力波探测器悬挂系统的感应电流阻尼”科学仪器评论。

Power-recycled resonant sideband extraction interferometer with polarization detection

具有偏振检测功能的能量回收谐振边带提取干涉仪

• 发表时间: 2005
• 期刊: Appl.Opt. 44
• 作者: Peter T.Beyersdorf;et al.
• 通讯作者: et al.

A Prototype Power-recycled RSE Interferometer Using Polarization Detection

使用偏振检测的电源回收 RSE 干涉仪原型

• 期刊: Appl.Opt. (発表予定)
• 作者: P.Beyersdorf;et al.
• 通讯作者: et al.